Tillämpning av ultrakort kolfiber

Som en viktig medlem av avancerade kompositmaterial har ultrakort kolfiber, med sina unika egenskaper, väckt stor uppmärksamhet inom många industriella och tekniska områden. Det erbjuder en helt ny lösning för högpresterande material, och en djupgående förståelse av dess tillämpningstekniker och processer är avgörande för att driva utvecklingen av relaterade industrier.

Elektronmikroskopbilder av ultrakorta kolfibrer

Vanligtvis är längden på ultrakorta kolfibrer mellan 0,1 och 5 mm, och deras densitet är låg på 1,7–2 g/cm³. Med en låg densitet på 1,7–2,2 g/cm³, en draghållfasthet på 3000–7000 MPa och en elasticitetsmodul på 200–700 GPa, utgör dessa utmärkta mekaniska egenskaper grunden för dess användning i bärande konstruktioner. Dessutom har den utmärkt högtemperaturbeständighet och kan motstå höga temperaturer på över 2000 °C i en icke-oxiderande atmosfär.

Tillämpningsteknik och process för ultrakort kolfiber inom flyg- och rymdteknik

Inom flyg- och rymdteknik används ultrakort kolfiber huvudsakligen för att förstärkahartsmatriskompositer. Nyckeln till tekniken är att göra kolfibern jämnt dispergerad i hartsmatrisen. Till exempel kan ultraljudsdispersionsteknik effektivt bryta fenomenet med kolfiberagglomerering, så att dispersionskoefficienten når mer än 90 %, vilket säkerställer materialegenskapernas konsistens. Samtidigt kan användningen av fiberytbehandlingsteknik, såsom användning avkopplingsmedelbehandling, kan görakolfiberoch bindningsstyrkan vid hartsgränssnittet ökade med 30 % – 50 %.

Vid tillverkning av flygplansvingar och andra strukturella komponenter används varmpressningsprocess i en tank. Först och främst blandas ultrakorta kolfibrer och harts med en viss andel prepreg och läggs i varmpresstanken. Därefter härdas och formas kompositmaterialet vid en temperatur på 120–180 °C och ett tryck på 0,5–1,5 MPa. Denna process kan effektivt avlägsna luftbubblor i kompositmaterialet för att säkerställa produktens densitet och höga prestanda.

Teknik och processer för tillämpning av ultrakort kolfiber inom bilindustrin

När man applicerar ultrakort kolfiber på bildelar ligger fokus på att förbättra dess kompatibilitet med basmaterialet. Genom att tillsätta specifika kompatibiliseringsmedel förbättras gränsytans vidhäftning mellan kolfibrer och basmaterial (t.ex.polypropen, etc.) kan ökas med cirka 40 %. Samtidigt, för att förbättra dess prestanda i komplexa stressmiljöer, används fiberorienteringsdesignteknik för att justera fiberjusteringens riktning i enlighet med spänningsriktningen på delen.

Formsprutningsprocessen används ofta vid tillverkning av delar som bilhuvar. Ultrakorta kolfibrer blandas med plastpartiklar och injiceras sedan i formhålan genom hög temperatur och tryck. Injektionstemperaturen är vanligtvis 200–280 ℃, injektionstrycket är 50–150 MPa. Denna process kan möjliggöra snabb gjutning av komplext formade delar och säkerställa en jämn fördelning av kolfibrer i produkterna.

Teknik och process för ultrakort kolfiberapplikation inom elektronikområdet

Inom området elektronisk värmeavledning är utnyttjandet av värmeledningsförmågan hos ultrakorta kolfibrer avgörande. Genom att optimera grafitiseringsgraden hos kolfiber kan dess värmeledningsförmåga ökas till mer än 1000 W/(mK). Samtidigt, för att säkerställa god kontakt med elektroniska komponenter, kan ytmetalliseringsteknik, såsom kemisk nickelplätering, minska kolfiberns ytresistans med mer än 80 %.

Pulvermetallurgiprocessen kan användas vid tillverkning av kylflänsar till dator-CPU:er. Den ultrakorta kolfibern blandas med metallpulver (t.ex. kopparpulver) och sintras under hög temperatur och tryck. Sintringstemperaturen är vanligtvis 500–900 °C och trycket är 20–50 MPa. Denna process gör det möjligt för kolfibern att bilda en god värmeledningskanal med metallen och förbättrar värmeavledningseffektiviteten.

Från flyg- och rymdindustrin till bilindustrin och elektronik, med kontinuerlig innovation av teknik och processoptimering, ultrakortakolfiberkommer att lysa inom fler områden och injicera mer kraftfull kraft till modern vetenskap och teknologi samt industriell utveckling.