Bugünün hızlı teknolojik ilerleme döneminde, karbon fiber kompozitler, üstün performansları nedeniyle çok çeşitli alanlarda kendileri için bir isim yapıyor. Havacılık ve uzaydaki üst düzey uygulamalardan spor malzemelerinin günlük ihtiyaçlarına kadar, karbon fiber kompozitler büyük bir potansiyel göstermiştir. Bununla birlikte, yüksek performanslı karbon fiber kompozitler hazırlamak için,karbon elyaflarıçok önemli bir adımdır.
Karbon Fiber Yüzey Elektron Mikroskop Resmi
Yüksek performanslı bir fiber malzeme olan karbon fiber, birçok zorlayıcı özelliğe sahiptir. Esas olarak karbondan oluşur ve uzun bir filamenter yapıya sahiptir. Yüzey yapısı açısından bakıldığında, karbon fiberin yüzeyi nispeten pürüzsüzdür ve daha az aktif fonksiyonel gruplara sahiptir. Bunun nedeni, karbon liflerinin hazırlanması sırasında, yüksek sıcaklık karbonizasyon ve diğer tedavilerin karbon liflerinin yüzeyini daha inert bir durum sunmasıdır. Bu yüzey özelliği, karbon fiber kompozitlerin hazırlanmasına bir dizi zorluk getiriyor.
Pürüzsüz yüzey, karbon fiber ve matris malzemesi arasındaki bağı zayıflatır. Kompozitlerin hazırlanmasında, matris malzemesinin yüzeyinde güçlü bir bağ oluşturması zordur.karbon fiberkompozit malzemenin genel performansını etkiler. İkincisi, aktif fonksiyonel grupların eksikliği, karbon lifleri ve matris malzemeleri arasındaki kimyasal reaksiyonu sınırlar. Bu, ikisi arasındaki arayüzey bağının, genellikle yeterince kararlı olmayan ve dış kuvvetlere maruz kaldığında ayrılmaya eğilimli olan mekanik gömme vb. Gibi fiziksel etkilere dayanmasını sağlar.
Karbon nanotüpler tarafından karbon fiber kumaşın ara katman takviyesinin şematik diyagramı
Bu problemleri çözmek için karbon liflerinin aktivasyon tedavisi gerekli hale gelir. Aktifkarbon elyaflarıÇeşitli yönlerde önemli değişiklikler gösterir.
Aktivasyon tedavisi karbon liflerinin yüzey pürüzlülüğünü arttırır. Kimyasal oksidasyon, plazma tedavisi ve diğer yöntemler yoluyla, küçük çukurlar ve oluklar karbon liflerinin yüzeyine kazınabilir ve yüzeyi pürüzlendirebilir. Bu kaba yüzey, karbon fiber ve substrat malzemesi arasındaki temas alanını arttırır, bu da ikisi arasındaki mekanik bağı geliştirir. Matris malzemesi karbon fibere bağlandığında, kendini bu kaba yapılara daha iyi gömebilir ve daha güçlü bir bağ oluşturabilir.
Aktivasyon tedavisi, karbon fiberin yüzeyinde bol miktarda reaktif fonksiyonel grup ekleyebilir. Bu fonksiyonel gruplar, kimyasal bağlar oluşturmak için matris malzemesindeki karşılık gelen fonksiyonel gruplarla kimyasal olarak reaksiyona girebilir. Örneğin, oksidasyon tedavisi, karbon liflerinin yüzeyinde hidroksil gruplarını, karboksil gruplarını ve diğer fonksiyonel grupları ekleyebilir, bu daepoksiKovalent bağlar oluşturmak için reçine matrisindeki gruplar vb. Bu kimyasal bağın gücü, karbon fiber ve matris malzemesi arasındaki arayüzey bağlama mukavemetini büyük ölçüde geliştiren fiziksel bağdan çok daha yüksektir.
Aktif karbon fiberin yüzey enerjisi de önemli ölçüde artar. Yüzey enerjisindeki artış, karbon fiberin matris malzemesi tarafından ıslanmasını kolaylaştırır, böylece matris malzemesinin karbon fiberin yüzeyine yayılmasını ve penetrasyonunu kolaylaştırır. Kompozitlerin hazırlanması sürecinde, matris malzemesi daha yoğun bir yapı oluşturmak için karbon liflerinin etrafına daha eşit olarak dağıtılabilir. Bu sadece kompozit malzemenin mekanik özelliklerini geliştirmekle kalmaz, aynı zamanda korozyon direnci ve termal stabilite gibi diğer özelliklerini de geliştirir.
Aktif karbon fiberlerin karbon fiber kompozitlerin hazırlanması için birçok avantajı vardır.
Mekanik özellikler açısından, aktive edilen arayüzey bağlama mukavemetikarbon elyaflarıVe matris malzemesi büyük ölçüde geliştirilmiştir, bu da kompozitlerin dış kuvvetlere maruz kaldığında stresleri daha iyi aktarmasını sağlar. Bu, mukavemet ve modül gibi kompozitlerin mekanik özelliklerinin önemli ölçüde geliştirildiği anlamına gelir. Örneğin, son derece yüksek mekanik özellikler gerektiren havacılık alanında, aktif karbon fiber kompozitlerle yapılan uçak parçaları daha fazla uçuş yüklerine dayanabilir ve uçağın güvenliğini ve güvenilirliğini artırabilir. Bisiklet çerçeveleri, golf kulüpleri, vb. Gibi spor malzemeleri alanında, aktif karbon fiber kompozitler daha iyi güç ve sertlik sağlayabilirken, ağırlığı azaltabilir ve sporcuların deneyimini geliştirebilir.
Korozyon direnci açısından, aktif karbon liflerinin yüzeyine reaktif fonksiyonel grupların sokulması nedeniyle, bu fonksiyonel gruplar matris malzemesi ile daha kararlı kimyasal bağ oluşturabilir ve böylece kompozitlerin korozyon direncini geliştirebilir. Deniz çevresi, kimya endüstrisi vb. Gibi bazı sert çevre koşullarında aktifkarbon fiber kompozitleraşındırıcı ortamın erozyonuna daha iyi direnebilir ve hizmet ömrünü uzatabilir. Bu, zorlu ortamlarda uzun süre kullanılan bazı ekipman ve yapılar için büyük bir öneme sahiptir.
Termal stabilite açısından, aktif karbon fiber ve matris malzemesi arasındaki iyi arayüzey bağı, kompozitlerin termal stabilitesini artırabilir. Yüksek sıcaklık ortamı altında, kompozitler daha iyi mekanik özellikler ve boyutsal stabilite koruyabilir ve deformasyon ve hasara daha az eğilimlidir. Bu, aktif karbon fiber kompozitlerin, otomotiv motor parçaları ve havacılık motoru sıcak uç parçaları gibi yüksek sıcaklık uygulamalarında geniş uygulama beklentilerine sahip olmasını sağlar.
İşleme performansı açısından, aktif karbon lifleri yüzey aktivitesini arttırır ve matris malzemesi ile daha iyi uyumluluğa sahiptir. Bu, matris malzemesinin kompozit malzemenin hazırlanması sırasında karbon fiberin yüzeyine sızmasını ve tedavi etmesini kolaylaştırır, böylece işleme verimliliğini ve ürün kalitesini iyileştirir. Aynı zamanda, aktif karbon fiber kompozitlerin tasarlanabilirliği de arttırılır, bu da farklı uygulamalar için özelleştirilmelerini ve çeşitli karmaşık mühendislik gereksinimlerini karşılamalarını sağlar.
Bu nedenle, aktivasyon tedavisikarbon elyaflarıyüksek performanslı karbon fiber kompozitlerin hazırlanmasında önemli bir bağlantıdır. Aktivasyon tedavisi yoluyla, karbon fiber ve matris materyali arasındaki arayüzey bağlama mukavemetini artırmak ve mükemmel mekanik özelliklere, korozyon direnci, termik stabilite ve işleme performansı ile karbon fiber kompozitlerin hazırlanması için temel koymak için yüzey pürüzlülüğünü arttırmak, aktif fonksiyonel grupları eklemek ve yüzey enerjisini geliştirmek için karbon fiberin yüzey yapısı geliştirilebilir. Bilim ve teknolojinin sürekli ilerlemesiyle, karbon fiber aktivasyon teknolojisinin yenilik yapmaya ve gelişmeye devam edeceğine ve karbon fiber kompozitlerin geniş uygulanmasına daha güçlü destek sağlayacağına inanılmaktadır.
Shanghai Orisen Yeni Malzeme Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (ayrıca whatsapp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adres: No.398 Yeni Green Road Xinbang Town Songjiang Bölgesi, Şangay
Gönderme: Eylül-04-2024