У данашњој ери брзог технолошког напретка, композити од угљеничних влакана стварају име у широком спектру области због својих супериорних перформанси. Од врхунских апликација у ваздухопловству до свакодневних потреба за спортском опремом, композити од угљеничних влакана показали су велики потенцијал. Међутим, за припрему композита од угљеничних влакана високих перформанси, активациони третман одкарбонска влакнаје пресудан корак.
Слика површине карбонских влакана електронским микроскопом
Угљенична влакна, влакнасти материјал високих перформанси, имају многа убедљива својства. Углавном се састоји од угљеника и има издужену филаментарну структуру. Са становишта површинске структуре, површина угљеничних влакана је релативно глатка и има мање активних функционалних група. То је због чињенице да током припреме угљеничних влакана, високотемпературна карбонизација и други третмани чине да површина угљеничних влакана буде у инертнијем стању. Ово својство површине доноси низ изазова за припрему композита од угљеничних влакана.
Глатка површина чини везу између карбонских влакана и материјала матрице слабом. У припреми композита, материјалу матрице је тешко да формира јаку везу на површиникарбонска влакна, што утиче на укупне перформансе композитног материјала. Друго, недостатак активних функционалних група ограничава хемијску реакцију између угљеничних влакана и материјала матрикса. Ово чини да се међуфазна веза између њих двоје углавном ослања на физичке ефекте, као што је механичко уграђивање, итд., које често није довољно стабилно и склоно је раздвајању када је изложено спољним силама.
Шематски дијаграм међуслојног ојачања тканине од угљеничних влакана угљеничним наноцевима
Да би се решили ови проблеми, активациони третман угљеничних влакана постаје неопходан. Активиранокарбонска влакнапоказују значајне промене у неколико аспеката.
Активациони третман повећава храпавост површине угљеничних влакана. Кроз хемијску оксидацију, третман плазмом и друге методе, ситне јаме и жлебови могу бити урезани у површину угљеничних влакана, чинећи површину грубом. Ова храпава површина повећава површину контакта између угљеничних влакана и материјала подлоге, што побољшава механичку везу између њих. Када је материјал матрице везан за карбонска влакна, он је боље у стању да се угради у ове грубе структуре, формирајући јачу везу.
Активациони третман може увести обиље реактивних функционалних група на површини угљеничних влакана. Ове функционалне групе могу хемијски реаговати са одговарајућим функционалним групама у материјалу матрикса да би формирале хемијске везе. На пример, оксидациони третман може да уведе хидроксилне групе, карбоксилне групе и друге функционалне групе на површину угљеничних влакана, које могу да реагују саепоксигрупе у матрици смоле и тако даље да формирају ковалентне везе. Снага овог хемијског везивања је много већа од оне физичког везивања, што у великој мери побољшава међуфазну чврстоћу везе између угљеничних влакана и материјала матрикса.
Површинска енергија влакана од активног угљеника такође се значајно повећава. Повећање површинске енергије олакшава квашење угљеничних влакана матричним материјалом, чиме се олакшава ширење и продирање материјала матрикса на површину угљеничних влакана. У процесу припреме композита, материјал матрице се може равномерније распоредити око угљеничних влакана да би се формирала гушћа структура. Ово не само да побољшава механичка својства композитног материјала, већ и побољшава његова друга својства, као што су отпорност на корозију и термичка стабилност.
Влакна од активног угљеника имају вишеструке предности за припрему композита од угљеничних влакана.
У погледу механичких својстава, међуфазна чврстоћа везе између активиранихкарбонска влакнаа материјал матрице је знатно побољшан, што омогућава композитима да боље преносе напоне када су изложени спољним силама. То значи да су механичка својства композита као што су чврстоћа и модул значајно побољшана. На пример, у ваздухопловству, које захтева изузетно високе механичке особине, делови авиона направљени од композита од активних угљеничних влакана су у стању да издрже већа оптерећења лета и побољшају безбедност и поузданост авиона. У области спортске опреме, као што су рамови за бицикле, палице за голф, итд., композити од активних угљеничних влакана могу пружити бољу снагу и крутост, док смањују тежину и побољшавају искуство спортиста.
У погледу отпорности на корозију, услед увођења реактивних функционалних група на површину влакана од активног угљеника, ове функционалне групе могу да формирају стабилније хемијско везивање са материјалом матрикса, чиме се побољшава отпорност композита на корозију. У неким тешким условима животне средине, као што су морско окружење, хемијска индустрија, итд., активира секомпозити од угљеничних влаканаможе боље да се одупре ерозији корозивних медија и продужи радни век. Ово је од великог значаја за неку опрему и структуре које се дуго користе у тешким условима.
У погледу термичке стабилности, добра међуфазна веза између активних угљеничних влакана и матричног материјала може побољшати термичку стабилност композита. Под високим температурама, композити могу да одрже боље механичке особине и стабилност димензија и мање су склони деформацијама и оштећењима. Ово чини да композити од активних угљеничних влакана имају широке изгледе за примену у применама на високим температурама, као што су делови мотора за аутомобиле и делови авио мотора са врућим делом.
У погледу перформанси обраде, влакна од активног угља имају повећану површинску активност и бољу компатибилност са материјалом матрице. Ово олакшава материјалу матрикса да се инфилтрира и очврсне на површини угљеничних влакана током припреме композитног материјала, чиме се побољшава ефикасност обраде и квалитет производа. У исто време, побољшана је могућност дизајна композита од активних угљеничних влакана, што им омогућава да буду прилагођени за различите примене и да задовоље низ сложених инжењерских захтева.
Стога, активациони третман одкарбонска влакнаје кључна карика у припреми композита од угљеничних влакана високих перформанси. Кроз активациони третман, површинска структура угљеничних влакана може се побољшати како би се повећала храпавост површине, увеле активне функционалне групе и побољшала површинска енергија, како би се побољшала међуфазна чврстоћа везе између угљеничних влакана и материјала матрикса и поставила темељ за припрему композита од угљеничних влакана са одличним механичким својствима, отпорношћу на корозију, термичком стабилношћу и перформансама обраде. Уз континуирани напредак науке и технологије, верује се да ће технологија активације угљеничних влакана наставити да се иновира и развија, пружајући јачу подршку за широку примену композита од угљеничних влакана.
Схангхаи Орисен Нев Материал Тецхнологи Цо., Лтд
М: +86 18683776368 (такође ВхатсАпп)
Т:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Адреса: НО.398 Нев Греен Роад Ксинбанг Товн Сонгјианг Дистрицт, Шангај
Време поста: Сеп-04-2024