Застосування ультракороткого вуглецевого волокна

Ультракоротке вуглецеве волокно, яке є ключовим представником галузі передових композитів, з його унікальними властивостями привернуло широку увагу в багатьох промислових і технологічних сферах. Він пропонує абсолютно нове рішення для високоякісних матеріалів, і глибоке розуміння технологій і процесів його застосування є важливим для розвитку суміжних галузей.

Електронні мікрофотографії ультракоротких вуглецевих волокон

Як правило, довжина ультракоротких вуглецевих волокон становить від 0,1 до 5 мм, а їх щільність низька – 1,7 – 2 г/см³. Завдяки низькій щільності 1,7–2,2 г/см³, міцності на розрив 3000–7000 МПа та модулю пружності 200–700 ГПа ці чудові механічні властивості є основою для його використання в несучих конструкціях. Крім того, він має чудову стійкість до високих температур і може витримувати високі температури понад 2000°C у неокислюючій атмосфері.

Технологія застосування та процес ультракороткого вуглецевого волокна в аерокосмічній сфері

В аерокосмічній галузі ультракоротке вуглецеве волокно в основному використовується для армуваннясмоламатричні композити. Ключова технологія полягає в тому, щоб вуглецеве волокно рівномірно розподілилося в смоляній матриці. Наприклад, застосування технології ультразвукової дисперсії може ефективно порушити явище агломерації вуглецевого волокна, так що коефіцієнт дисперсії досягає понад 90%, забезпечуючи постійність властивостей матеріалу. У той же час використання технології обробки поверхні волокна, наприклад використаннясполучний агентлікування, може зробитивуглецеве волокноі міцність з’єднання між смолами зросла на 30% – 50%.

При виготовленні крил літаків та інших конструктивних елементів використовується процес гарячого пресування. Перш за все, ультракоротке вуглецеве волокно та смола, змішані з певною пропорцією препрегу, шарують у бак гарячого преса. Потім його затверджують і формують при температурі 120-180°C і тиску 0,5-1,5 МПа. Цей процес може ефективно розряджати бульбашки повітря в композитному матеріалі, щоб забезпечити щільність і високу продуктивність виробів.

Технологія та процеси застосування ультракороткого вуглецевого волокна в автомобільній промисловості

При застосуванні ультракороткого вуглецевого волокна для автомобільних деталей основна увага приділяється покращенню його сумісності з основним матеріалом. Завдяки додаванню спеціальних наповнювачів сумісності, міжфазна адгезія між вуглецевими волокнами та основними матеріалами (наприклад,поліпропілен, тощо) можна збільшити приблизно на 40%. У той же час, щоб покращити його продуктивність у складних напружених середовищах, технологія проектування орієнтації волокон використовується для регулювання напрямку вирівнювання волокон відповідно до напрямку напруги на частині.

Процес лиття під тиском часто використовується у виробництві таких деталей, як автомобільні капоти. Ультракороткі вуглецеві волокна змішуються з частинками пластику, а потім вводяться в порожнину прес-форми за допомогою високої температури та тиску. Температура впорскування зазвичай становить 200 - 280 ℃, тиск впорскування - 50 - 150 МПа. Цей процес може реалізувати швидке формування деталей складної форми та може забезпечити рівномірний розподіл вуглецевих волокон у продуктах.

Технологія та процес застосування ультракороткого вуглецевого волокна в галузі електроніки

У сфері електронного розсіювання тепла використання теплопровідності ультракоротких вуглецевих волокон є ключовим. Завдяки оптимізації ступеня графітизації вуглецевого волокна його теплопровідність можна збільшити до понад 1000 Вт/(мК). Тим часом, щоб забезпечити його хороший контакт з електронними компонентами, технологія металізації поверхні, наприклад хімічне нікелювання, може зменшити опір поверхні вуглецевого волокна більш ніж на 80%.

Процес порошкової металургії може бути використаний у виробництві радіаторів комп’ютерних процесорів. Ультракоротке вуглецеве волокно змішується з металевим порошком (наприклад, мідним порошком) і спікається під високою температурою та тиском. Температура спікання зазвичай становить 500-900 °C, а тиск - 20-50 МПа. Цей процес дозволяє вуглецевому волокну утворювати хороший канал теплопровідності з металом і покращує ефективність розсіювання тепла.

Від аерокосмічної до автомобільної промисловості та електроніки, з постійними інноваціями технологій та оптимізацією процесів, надкоротківуглецеве волокнобуде сяяти в більшій кількості галузей, вводячи потужнішу силу для сучасної науки, техніки та промислового розвитку.