Sa panahon ngayon ng mabilis na pag-unlad ng teknolohiya, ang mga carbon fiber composite ay gumagawa ng pangalan para sa kanilang sarili sa isang malawak na hanay ng mga larangan dahil sa kanilang mahusay na pagganap. Mula sa mga high-end na application sa aerospace hanggang sa pang-araw-araw na pangangailangan ng mga gamit pang-sports, nagpakita ng malaking potensyal ang mga composite ng carbon fiber. Gayunpaman, upang maghanda ng high-performance carbon fiber composites, activation treatment ngmga hibla ng carbonay isang mahalagang hakbang.
Larawan ng mikroskopyo ng elektron sa ibabaw ng carbon fiber
Ang carbon fiber, isang high-performance fiber material, ay may maraming nakakahimok na katangian. Pangunahin itong binubuo ng carbon at may pinahabang filamentary na istraktura. Mula sa punto ng view ng istraktura sa ibabaw, ang ibabaw ng carbon fiber ay medyo makinis at may mas kaunting mga aktibong functional na grupo. Ito ay dahil sa ang katunayan na sa panahon ng paghahanda ng mga carbon fiber, ang mataas na temperatura na carbonization at iba pang mga paggamot ay gumagawa ng ibabaw ng mga carbon fibers na nagpapakita ng isang mas hindi gumagalaw na estado. Ang surface property na ito ay nagdudulot ng serye ng mga hamon sa paghahanda ng mga carbon fiber composites.
Ang makinis na ibabaw ay ginagawang mahina ang bono sa pagitan ng carbon fiber at matrix na materyal. Sa paghahanda ng mga composite, mahirap para sa materyal na matrix na bumuo ng isang malakas na bono sa ibabaw ngcarbon fiber, na nakakaapekto sa pangkalahatang pagganap ng pinagsama-samang materyal. Pangalawa, nililimitahan ng kakulangan ng mga aktibong functional na grupo ang kemikal na reaksyon sa pagitan ng mga carbon fiber at mga materyales ng matrix. Dahil dito, ang interfacial bonding sa pagitan ng dalawa ay higit na umaasa sa mga pisikal na epekto, tulad ng mekanikal na pag-embed, atbp., na kadalasang hindi sapat na matatag at madaling kapitan ng paghihiwalay kapag napapailalim sa mga panlabas na puwersa.
Schematic diagram ng interlayer reinforcement ng carbon fiber cloth sa pamamagitan ng carbon nanotubes
Upang malutas ang mga problemang ito, kinakailangan ang activation treatment ng mga carbon fibers. Na-activatemga hibla ng carbonnagpapakita ng makabuluhang pagbabago sa ilang aspeto.
Ang paggamot sa pag-activate ay nagpapataas ng pagkamagaspang sa ibabaw ng mga carbon fiber. Sa pamamagitan ng kemikal na oksihenasyon, paggamot sa plasma at iba pang mga pamamaraan, ang maliliit na hukay at mga uka ay maaaring maukit sa ibabaw ng mga hibla ng carbon, na ginagawang magaspang ang ibabaw. Ang magaspang na ibabaw na ito ay nagdaragdag sa lugar ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng carbon fiber at ng substrate na materyal, na nagpapabuti sa mekanikal na bono sa pagitan ng dalawa. Kapag ang materyal ng matrix ay nakatali sa carbon fiber, mas mahusay itong mai-embed ang sarili sa mga magaspang na istrukturang ito, na bumubuo ng mas malakas na bono.
Ang activation treatment ay maaaring magpakilala ng maraming reaktibong functional group sa ibabaw ng carbon fiber. Ang mga functional na grupong ito ay maaaring mag-react ng kemikal sa mga kaukulang functional group sa materyal na matrix upang bumuo ng mga kemikal na bono. Halimbawa, ang paggamot sa oksihenasyon ay maaaring magpakilala ng mga hydroxyl group, carboxyl group at iba pang functional group sa ibabaw ng carbon fibers, na maaaring tumugon saepoxymga grupo sa resin matrix at iba pa upang bumuo ng mga covalent bond. Ang lakas ng chemical bonding na ito ay mas mataas kaysa sa physical bonding, na lubos na nagpapabuti sa interfacial bonding strength sa pagitan ng carbon fiber at ng matrix material.
Ang enerhiya sa ibabaw ng activated carbon fiber ay tumataas din nang malaki. Ang pagtaas ng enerhiya sa ibabaw ay ginagawang mas madali para sa carbon fiber na mabasa ng materyal na matrix, kaya pinapadali ang pagkalat at pagtagos ng materyal ng matrix sa ibabaw ng carbon fiber. Sa proseso ng paghahanda ng mga composite, ang materyal ng matrix ay maaaring mas pantay na ipamahagi sa paligid ng mga carbon fibers upang bumuo ng isang mas siksik na istraktura. Ito ay hindi lamang nagpapabuti sa mga mekanikal na katangian ng pinagsama-samang materyal, ngunit din nagpapabuti sa iba pang mga katangian nito, tulad ng paglaban sa kaagnasan at thermal stability.
Ang mga activated carbon fibers ay may maraming pakinabang para sa paghahanda ng mga carbon fiber composites.
Sa mga tuntunin ng mga mekanikal na katangian, ang interfacial bonding lakas sa pagitan ng mga activatedmga hibla ng carbonat ang materyal ng matrix ay lubos na napabuti, na nagbibigay-daan sa mga composite na mas mahusay na ilipat ang mga stress kapag sumailalim sa mga panlabas na puwersa. Nangangahulugan ito na ang mga mekanikal na katangian ng mga composite tulad ng lakas at modulus ay makabuluhang napabuti. Halimbawa, sa larangan ng aerospace, na nangangailangan ng napakataas na mekanikal na katangian, ang mga bahagi ng sasakyang panghimpapawid na ginawa gamit ang mga activated carbon fiber composites ay kayang makatiis ng mas malaking karga ng paglipad at mapabuti ang kaligtasan at pagiging maaasahan ng sasakyang panghimpapawid. Sa larangan ng mga gamit sa palakasan, tulad ng mga frame ng bisikleta, mga golf club, atbp., ang mga activated carbon fiber composites ay maaaring magbigay ng mas mahusay na lakas at katigasan, habang binabawasan ang timbang at pagpapabuti ng karanasan ng mga atleta.
Sa mga tuntunin ng paglaban sa kaagnasan, dahil sa pagpapakilala ng mga reaktibong functional na grupo sa ibabaw ng mga activated carbon fibers, ang mga functional na grupong ito ay maaaring bumuo ng mas matatag na chemical bonding sa materyal na matrix, kaya nagpapabuti ng corrosion resistance ng mga composite. Sa ilang malupit na kondisyon sa kapaligiran, tulad ng kapaligiran sa dagat, industriya ng kemikal, atbp., ang aktibomga composite ng carbon fibermaaaring mas mahusay na labanan ang pagguho ng kinakaing unti-unti na media at pahabain ang buhay ng serbisyo. Malaki ang kahalagahan nito para sa ilang kagamitan at istruktura na ginagamit sa malupit na kapaligiran sa mahabang panahon.
Sa mga tuntunin ng thermal stability, ang magandang interfacial bonding sa pagitan ng activated carbon fiber at matrix na materyal ay maaaring mapabuti ang thermal stability ng composites. Sa ilalim ng mataas na temperatura na kapaligiran, ang mga composite ay maaaring mapanatili ang mas mahusay na mga mekanikal na katangian at dimensional na katatagan, at hindi gaanong madaling kapitan ng pagpapapangit at pinsala. Dahil dito, ang mga activated carbon fiber composites ay may malawak na posibilidad na magamit sa mga application na may mataas na temperatura, tulad ng mga bahagi ng automotive engine at mga hot end na bahagi ng aviation engine.
Sa mga tuntunin ng pagganap ng pagproseso, ang mga activated carbon fibers ay nagpapataas ng aktibidad sa ibabaw at mas mahusay na pagiging tugma sa materyal ng matrix. Ginagawa nitong mas madali para sa materyal na matrix na makalusot at gumaling sa ibabaw ng carbon fiber sa panahon ng paghahanda ng pinagsama-samang materyal, kaya pagpapabuti ng kahusayan sa pagproseso at kalidad ng produkto. Kasabay nito, ang designability ng activated carbon fiber composites ay pinahusay din, na nagpapahintulot sa kanila na ma-customize para sa iba't ibang mga aplikasyon at upang matugunan ang iba't ibang mga kumplikadong kinakailangan sa engineering.
Samakatuwid, activation treatment ngmga hibla ng carbonay isang mahalagang link sa paghahanda ng mga high-performance na carbon fiber composites. Sa pamamagitan ng activation treatment, ang ibabaw na istraktura ng carbon fiber ay maaaring mapabuti upang madagdagan ang pagkamagaspang sa ibabaw, ipakilala ang mga aktibong functional na grupo, at pagbutihin ang enerhiya sa ibabaw, upang mapabuti ang interfacial bonding strength sa pagitan ng carbon fiber at matrix material, at ilatag ang pundasyon para sa paghahanda ng mga composite ng carbon fiber na may mahusay na mga mekanikal na katangian, paglaban sa kaagnasan, katatagan ng thermal at pagganap ng pagproseso. Sa patuloy na pag-unlad ng agham at teknolohiya, pinaniniwalaan na ang teknolohiya ng pag-activate ng carbon fiber ay patuloy na magbabago at bubuo, na nagbibigay ng mas malakas na suporta para sa malawak na aplikasyon ng mga composite ng carbon fiber.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368(whatsapp din)
T:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Address: NO.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang District,Shanghai
Oras ng post: Set-04-2024