ทำไมต้องเปิดใช้งานเส้นใยคาร์บอนเพื่อเตรียมคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์?

ในยุคปัจจุบันของความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างรวดเร็วคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์กำลังสร้างชื่อให้ตัวเองในหลากหลายสาขาเนื่องจากประสิทธิภาพที่เหนือกว่า ตั้งแต่การใช้งานระดับสูงในการบินและอวกาศไปจนถึงความต้องการรายวันของสินค้ากีฬาคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพที่ดี อย่างไรก็ตามเพื่อเตรียมคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงการรักษาด้วยการเปิดใช้งานเส้นใยคาร์บอนเป็นขั้นตอนสำคัญ

 ภาพกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนของคาร์บอนไฟเบอร์

คาร์บอนไฟเบอร์วัสดุเส้นใยประสิทธิภาพสูงมีคุณสมบัติที่น่าสนใจมากมาย ส่วนใหญ่ประกอบด้วยคาร์บอนและมีโครงสร้างเส้นใยยาว จากมุมมองของโครงสร้างพื้นผิวพื้นผิวของคาร์บอนไฟเบอร์ค่อนข้างราบรื่นและมีกลุ่มการทำงานน้อยลง นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าในระหว่างการเตรียมเส้นใยคาร์บอนคาร์บอนอุณหภูมิสูงและการรักษาอื่น ๆ ทำให้พื้นผิวของเส้นใยคาร์บอนแสดงสถานะเฉื่อยมากขึ้น คุณสมบัติพื้นผิวนี้นำมาซึ่งความท้าทายในการเตรียมคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์

พื้นผิวที่เรียบทำให้พันธะระหว่างวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์และเมทริกซ์อ่อนแอ ในการเตรียมคอมโพสิตมันเป็นเรื่องยากสำหรับวัสดุเมทริกซ์ที่จะสร้างพันธะที่แข็งแกร่งบนพื้นผิวของคาร์บอนไฟเบอร์ซึ่งมีผลต่อประสิทธิภาพโดยรวมของวัสดุคอมโพสิต ประการที่สองการขาดกลุ่มการทำงานที่ใช้งาน จำกัด ปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างเส้นใยคาร์บอนและวัสดุเมทริกซ์ สิ่งนี้ทำให้การเชื่อมต่อระหว่างกันระหว่างทั้งสองพึ่งพาผลกระทบทางกายภาพเช่นการฝังเชิงกล ฯลฯ ซึ่งมักจะไม่เสถียรพอและมีแนวโน้มที่จะแยกออกเมื่ออยู่ภายใต้แรงภายนอก

แผนผังไดอะแกรมของการเสริมแรง interlayer ของผ้าคาร์บอนไฟเบอร์โดยท่อนาโนคาร์บอน

เพื่อที่จะแก้ปัญหาเหล่านี้การรักษาด้วยการเปิดใช้งานของเส้นใยคาร์บอนเป็นสิ่งจำเป็น เปิดใช้งานเส้นใยคาร์บอนแสดงการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในหลาย ๆ ด้าน

การรักษาด้วยการเปิดใช้งานเพิ่มความขรุขระพื้นผิวของเส้นใยคาร์บอน ผ่านการเกิดออกซิเดชันทางเคมีการรักษาด้วยพลาสมาและวิธีอื่น ๆ หลุมเล็ก ๆ และร่องสามารถฝังลงบนพื้นผิวของเส้นใยคาร์บอนทำให้พื้นผิวขรุขระ พื้นผิวที่ขรุขระนี้จะเพิ่มพื้นที่สัมผัสระหว่างคาร์บอนไฟเบอร์และวัสดุพื้นผิวซึ่งช่วยเพิ่มพันธะทางกลระหว่างทั้งสอง เมื่อวัสดุเมทริกซ์ถูกผูกมัดกับคาร์บอนไฟเบอร์มันจะดีกว่าที่จะฝังตัวเองลงในโครงสร้างที่ขรุขระเหล่านี้สร้างพันธะที่แข็งแกร่งขึ้น

การรักษาด้วยการเปิดใช้งานสามารถแนะนำกลุ่มการทำงานที่มีปฏิกิริยามากมายบนพื้นผิวของคาร์บอนไฟเบอร์ กลุ่มการทำงานเหล่านี้สามารถตอบสนองทางเคมีกับกลุ่มการทำงานที่สอดคล้องกันในวัสดุเมทริกซ์เพื่อสร้างพันธะเคมี ตัวอย่างเช่นการรักษาด้วยออกซิเดชันสามารถแนะนำกลุ่มไฮดรอกซิลกลุ่มคาร์บอกซิลและกลุ่มการทำงานอื่น ๆ บนพื้นผิวของเส้นใยคาร์บอนซึ่งสามารถทำปฏิกิริยากับอีพ็อกซี่กลุ่มในเมทริกซ์เรซิ่นและอื่น ๆ เพื่อสร้างพันธะโควาเลนต์ ความแข็งแรงของพันธะเคมีนี้สูงกว่าการยึดติดทางกายภาพมากซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแรงของพันธะระหว่างกันระหว่างคาร์บอนไฟเบอร์และวัสดุเมทริกซ์อย่างมาก

พลังงานพื้นผิวของคาร์บอนไฟเบอร์ที่เปิดใช้งานยังเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ การเพิ่มขึ้นของพลังงานพื้นผิวทำให้ง่ายขึ้นสำหรับคาร์บอนไฟเบอร์ที่จะเปียกโดยวัสดุเมทริกซ์จึงช่วยให้การแพร่กระจายและการเจาะของวัสดุเมทริกซ์บนพื้นผิวของคาร์บอนไฟเบอร์ ในกระบวนการเตรียมคอมโพสิตวัสดุเมทริกซ์สามารถกระจายอย่างเท่าเทียมกันรอบ ๆ เส้นใยคาร์บอนเพื่อสร้างโครงสร้างที่หนาแน่นมากขึ้น สิ่งนี้ไม่เพียง แต่ปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุคอมโพสิตเท่านั้น แต่ยังช่วยปรับปรุงคุณสมบัติอื่น ๆ เช่นความต้านทานการกัดกร่อนและความเสถียรทางความร้อน

เส้นใยคาร์บอนที่เปิดใช้งานมีข้อดีหลายประการสำหรับการเตรียมคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์

ในแง่ของคุณสมบัติทางกลเส้นใยคาร์บอนและวัสดุเมทริกซ์ได้รับการปรับปรุงอย่างมากซึ่งช่วยให้คอมโพสิตสามารถถ่ายโอนความเครียดได้ดีขึ้นเมื่ออยู่ภายใต้แรงภายนอก ซึ่งหมายความว่าคุณสมบัติเชิงกลของคอมโพสิตเช่นความแข็งแรงและโมดูลัสได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ ตัวอย่างเช่นในสนามบินและอวกาศซึ่งต้องการคุณสมบัติเชิงกลที่สูงมากชิ้นส่วนเครื่องบินที่ทำจากคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ที่เปิดใช้งานสามารถทนต่อการบินได้มากขึ้นและปรับปรุงความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของเครื่องบิน ในสาขาของสินค้ากีฬาเช่นเฟรมจักรยาน, กอล์ฟคลับ ฯลฯ คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ที่เปิดใช้งานสามารถให้ความแข็งแรงและความแข็งที่ดีขึ้นในขณะที่ลดน้ำหนักและปรับปรุงประสบการณ์ของนักกีฬา

ในแง่ของความต้านทานการกัดกร่อนเนื่องจากการแนะนำของกลุ่มการทำงานแบบปฏิกิริยาบนพื้นผิวของเส้นใยคาร์บอนที่เปิดใช้งานกลุ่มการทำงานเหล่านี้สามารถสร้างพันธะเคมีที่มีเสถียรภาพมากขึ้นด้วยวัสดุเมทริกซ์จึงปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของคอมโพสิต ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงเช่นสภาพแวดล้อมทางทะเลอุตสาหกรรมเคมี ฯลฯ การเปิดใช้งานคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์สามารถต้านทานการกัดเซาะของสื่อกัดกร่อนและยืดอายุการใช้งานได้ดีขึ้น สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์และโครงสร้างบางอย่างที่ใช้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงเป็นเวลานาน

ในแง่ของความเสถียรทางความร้อนการยึดติดที่ดีระหว่างวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์ที่เปิดใช้งานและวัสดุเมทริกซ์สามารถปรับปรุงความเสถียรทางความร้อนของคอมโพสิต ภายใต้สภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูงคอมโพสิตสามารถรักษาคุณสมบัติเชิงกลและความเสถียรของมิติที่ดีขึ้นและมีแนวโน้มที่จะเสียรูปและความเสียหายน้อยกว่า สิ่งนี้ทำให้คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์เปิดใช้งานมีโอกาสในการใช้งานที่กว้างขวางในแอพพลิเคชั่นอุณหภูมิสูงเช่นชิ้นส่วนเครื่องยนต์ยานยนต์และเครื่องยนต์การบิน

ในแง่ของประสิทธิภาพการประมวลผลเส้นใยคาร์บอนที่เปิดใช้งานมีกิจกรรมพื้นผิวเพิ่มขึ้นและเข้ากันได้ดีขึ้นกับวัสดุเมทริกซ์ สิ่งนี้ทำให้วัสดุเมทริกซ์แทรกซึมและรักษาบนพื้นผิวของคาร์บอนไฟเบอร์ได้ง่ายขึ้นในระหว่างการเตรียมวัสดุคอมโพสิตซึ่งจะเป็นการปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผลและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ในขณะเดียวกันความสามารถในการออกแบบของคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ที่เปิดใช้งานก็เพิ่มขึ้นเช่นกันทำให้สามารถปรับแต่งได้สำหรับแอพพลิเคชั่นที่แตกต่างกันและเพื่อตอบสนองความต้องการทางวิศวกรรมที่ซับซ้อนที่หลากหลาย

ดังนั้นการเปิดใช้งานการรักษาเส้นใยคาร์บอนเป็นลิงค์สำคัญในการเตรียมคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ที่มีประสิทธิภาพสูง ผ่านการรักษาด้วยการเปิดใช้งานโครงสร้างพื้นผิวของคาร์บอนไฟเบอร์สามารถปรับปรุงได้เพื่อเพิ่มความขรุขระพื้นผิวแนะนำกลุ่มการทำงานที่ใช้งานอยู่และปรับปรุงพลังงานพื้นผิวเพื่อปรับปรุงความแข็งแรงของพันธะอินเทอร์เซียลระหว่างวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์และเมทริกซ์ สำหรับการเตรียมคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ที่มีคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยมความต้านทานการกัดกร่อนความเสถียรทางความร้อนและประสิทธิภาพการประมวลผล ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเป็นที่เชื่อกันว่าเทคโนโลยีการเปิดใช้งานคาร์บอนไฟเบอร์จะยังคงสร้างสรรค์และพัฒนาอย่างต่อเนื่องให้การสนับสนุนที่แข็งแกร่งสำหรับการประยุกต์ใช้คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์

Shanghai Orisen New Material Technology Co. , Ltd
M: +86 18683776368 (เช่น WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
ที่อยู่: No.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang District, Shanghai