V današnji dobi hitrega tehnološkega napredka se kompoziti iz ogljikovih vlaken zaradi svoje vrhunske zmogljivosti imenujejo na širokem razponu polj. Od vrhunskih aplikacij v vesoljskem vesolju do vsakodnevnih potreb športnih izdelkov so kompoziti iz ogljikovih vlaken pokazali velik potencial. Vendar za pripravo visokozmogljivih kompozitov iz ogljikovih vlaken, aktivacijsko zdravljenjeogljikova vlaknaje ključni korak.
Slika elektronskega mikroskopa iz ogljikovih vlaken
Ogljikova vlakna, visokozmogljiv material vlaken, ima veliko prepričljivih lastnosti. V glavnem je sestavljen iz ogljika in ima podolgovato nistveno strukturo. Z vidika površinske strukture je površina ogljikovih vlaken relativno gladka in ima manj aktivnih funkcionalnih skupin. To je posledica dejstva, da med pripravo ogljikovih vlaken, visokotemperaturna karbonizacija in druga obdelava, površina ogljikovih vlaken predstavlja bolj inertno stanje. Ta površinska lastnost prinaša vrsto izzivov pri pripravi kompozitov iz ogljikovih vlaken.
Gladka površina omogoča vez med ogljikovimi vlakni in matričnim materialom šibko. Pri pripravi kompozitov je matrični material težko oblikovati močno vez na površiniogljikova vlakna, kar vpliva na splošno delovanje sestavljenega materiala. Drugič, pomanjkanje aktivnih funkcionalnih skupin omejuje kemično reakcijo med ogljikovimi vlakni in matričnimi materiali. Zaradi tega se medfazno vezanje med obema večinoma zanaša na fizične učinke, kot so mehansko vdelavo itd.
Shematski diagram vmesne ojačitve krpe iz ogljikovih vlaken z ogljikovimi nanocevki
Za reševanje teh težav postane potrebno aktiviranje ogljikovih vlaken. Aktiviranoogljikova vlaknaPokažite pomembne spremembe v več vidikih.
Aktivacijsko zdravljenje poveča površinsko hrapavost ogljikovih vlaken. S kemično oksidacijo lahko v plazemsko obdelavo in drugih metodah, drobne jame in žlebov lahko vtaknemo v površino ogljikovih vlaken, zaradi česar je površina groba. Ta groba površina poveča kontaktno površino med ogljikovimi vlakni in materialom za substrat, kar izboljša mehansko vez med obema. Ko je matrični material vezan na ogljikova vlakna, se lažje vgradi v te grobe strukture in tvori močnejšo vez.
Aktivacijsko zdravljenje lahko na površini ogljikovih vlaken vnese obilje reaktivnih funkcionalnih skupin. Te funkcionalne skupine lahko kemično reagirajo z ustreznimi funkcionalnimi skupinami v matričnem materialu, da tvorijo kemične vezi. Na primer, oksidacijsko zdravljenje lahko na površini ogljikovih vlaken uvede hidroksilne skupine, karboksilne skupine in druge funkcionalne skupine, ki lahko reagirajo zepoksiSkupine v matriki smole in tako naprej, da tvorijo kovalentne vezi. Moč te kemične vezi je veliko večja kot pri fizični vezi, kar močno izboljša medfazno vezavo med ogljikovimi vlakni in materialom matrice.
Površinska energija aktiviranih ogljikovih vlaken se tudi znatno poveča. Povečanje površinske energije olajša, da se ogljikova vlakna navlaži z matričnim materialom, kar olajša širjenje in prodiranje matričnega materiala na površini ogljikovih vlaken. Pri pripravi kompozitov lahko matrični material bolj enakomerno porazdelimo okoli ogljikovih vlaken, da tvorimo bolj gosto strukturo. To ne samo izboljša mehanske lastnosti sestavljenega materiala, ampak tudi izboljša druge lastnosti, kot sta korozijska odpornost in toplotna stabilnost.
Aktivna ogljikova vlakna imajo več prednosti za pripravo kompozitov iz ogljikovih vlaken.
Glede na mehanske lastnosti je medfazna vezava med aktiviranoogljikova vlaknain matrični material je močno izboljšan, kar kompozitim omogoča boljši prenos napetosti, če so podvržene zunanjim silam. To pomeni, da se mehanske lastnosti kompozitov, kot sta trdnost in modul, bistveno izboljšajo. Na primer, v vesoljskem polju, ki zahteva izjemno visoke mehanske lastnosti, lahko letala, izdelani iz kompozitov z aktiviranimi ogljikovimi vlakni, zdržijo večje obremenitve leta in izboljšajo varnost in zanesljivost letala. Na področju športnih izdelkov, kot so kolesarski okvirji, golf klubi itd., Aktivni kompoziti iz ogljikovih vlaken lahko zagotovijo boljšo moč in togost, hkrati pa zmanjšajo težo in izboljšajo izkušnjo športnikov.
Glede na korozijsko odpornost lahko zaradi vnosa reaktivnih funkcionalnih skupin na površini aktiviranega ogljikovega vlaken te funkcionalne skupine tvorijo bolj stabilno kemično vez z matričnim materialom in tako izboljšajo korozijsko odpornost kompozitov. V nekaterih ostrih okoljskih razmerah, kot so morsko okolje, kemična industrija itd.kompoziti iz ogljikovih vlakense lahko bolje upira eroziji korozivnih medijev in podaljša življenjsko dobo. To je velik pomen za nekatere opreme in konstrukcije, ki se v težkih okoljih uporabljajo dlje časa.
Glede na toplotno stabilnost lahko dobra medfazna vezava med aktiviranim ogljikovim vlaknom in matričnim materialom izboljša toplotno stabilnost kompozitov. V okolju visoke temperature lahko kompoziti ohranijo boljše mehanske lastnosti in dimenzijsko stabilnost ter so manj nagnjeni k deformaciji in poškodbam. Zaradi tega imajo kompoziti z aktiviranimi ogljikovimi vlakni široke možnosti uporabe v visokotemperaturnih aplikacijah, kot so avtomobilski deli motorja in letalski motor vroče končne dele.
Glede na uspešnost obdelave imajo aktivirana ogljikova vlakna povečana površinska aktivnost in boljšo združljivost z matričnim materialom. To olajša, da se matrični material med pripravo kompozitnega materiala infiltrira na površino ogljikovih vlaken, kar izboljša učinkovitost obdelave in kakovost izdelka. Hkrati je izboljšana tudi načrtovanje kompozitov z aktivnimi ogljikovimi vlakni, kar omogoča, da se prilagodijo za različne aplikacije in izpolnjujejo različne zapletene inženirske zahteve.
Zato aktivacijsko zdravljenjeogljikova vlaknaje ključna povezava pri pripravi visokozmogljivih kompozitov iz ogljikovih vlaken. Z aktivacijsko obdelavo lahko površinsko strukturo ogljikovih vlaken izboljšamo, da povečate hrapavost površine, uvedete aktivne funkcionalne skupine in izboljšate površinsko energijo, da se izboljšajo medfazno vezavo med ogljikovimi vlakni in matrični material ter položite temelje temelje Za pripravo kompozitov iz ogljikovih vlaken z odličnimi mehanskimi lastnostmi, korozijsko odpornostjo, toplotno stabilnostjo in zmogljivostjo obdelave. Z neprekinjenim napredkom znanosti in tehnologije se verjame, da bo tehnologija aktiviranja ogljikovih vlaken še naprej inovirala in razvijala, kar bo zagotavljalo močnejšo podporo za široko uporabo kompozitov iz ogljikovih vlaken.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (tudi WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Naslov: 398 Nova zelena cesta Xinbang Town Songjiang District, Šanghaj
Čas objave: SEP-04-2024