Ứng dụng của sợi carbon siêu ngắn

Là thành viên chủ chốt của lĩnh vực vật liệu tổng hợp tiên tiến, sợi carbon siêu ngắn với những đặc tính độc đáo đã gây được sự chú ý rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và công nghệ. Nó cung cấp một giải pháp hoàn toàn mới cho hiệu suất cao của vật liệu và sự hiểu biết sâu sắc về các công nghệ và quy trình ứng dụng của nó là điều cần thiết để thúc đẩy sự phát triển của các ngành liên quan.

Ảnh vi điện tử của sợi carbon siêu ngắn

Thông thường, chiều dài của sợi carbon siêu ngắn là từ 0,1 – 5mm và mật độ của chúng thấp ở mức 1,7 – 2g/cm³. Với mật độ thấp 1,7 – 2,2g/cm³, độ bền kéo 3000 – 7000MPa và mô đun đàn hồi 200 – 700GPa, những đặc tính cơ học tuyệt vời này là cơ sở cho việc sử dụng nó trong các kết cấu chịu lực. Ngoài ra, nó có khả năng chịu nhiệt độ cao tuyệt vời và có thể chịu được nhiệt độ cao trên 2000°C trong môi trường không oxy hóa.

Công nghệ ứng dụng và quy trình sợi cacbon siêu ngắn trong lĩnh vực hàng không vũ trụ

Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, sợi carbon siêu ngắn chủ yếu được sử dụng để gia cốnhựavật liệu tổng hợp ma trận. Mấu chốt của công nghệ là làm cho sợi carbon phân tán đều trong nền nhựa. Ví dụ, áp dụng công nghệ phân tán siêu âm có thể phá vỡ hiện tượng kết tụ sợi carbon một cách hiệu quả, do đó hệ số phân tán đạt hơn 90%, đảm bảo tính nhất quán của các đặc tính vật liệu. Đồng thời, việc sử dụng công nghệ xử lý bề mặt sợi, chẳng hạn như sử dụngtác nhân ghép nốiđiều trị, có thể làm chosợi carbonvà độ bền liên kết giao diện nhựa tăng 30% - 50%.

Trong sản xuất cánh máy bay và các bộ phận kết cấu khác, việc sử dụng quy trình bể ép nóng. Trước hết, sợi carbon siêu ngắn và nhựa được trộn theo một tỷ lệ nhất định làm từ prereg, xếp thành từng lớp vào bể ép nóng. Sau đó nó được xử lý và đúc ở nhiệt độ 120 – 180°C và áp suất 0,5 – 1,5MPa. Quá trình này có thể xả bọt khí trong vật liệu composite một cách hiệu quả để đảm bảo độ đậm đặc và hiệu suất cao của sản phẩm.

Công nghệ và quy trình ứng dụng sợi carbon siêu ngắn trong ngành công nghiệp ô tô

Khi sử dụng sợi carbon siêu ngắn cho các bộ phận ô tô, trọng tâm là cải thiện khả năng tương thích của nó với vật liệu cơ bản. Bằng cách thêm các chất tương thích cụ thể, độ bám dính giữa các sợi carbon và vật liệu cơ bản (ví dụ:polypropylen, v.v.) có thể tăng khoảng 40%. Đồng thời, để cải thiện hiệu suất của nó trong môi trường ứng suất phức tạp, công nghệ thiết kế định hướng sợi được sử dụng để điều chỉnh hướng căn chỉnh sợi theo hướng ứng suất trên bộ phận.

Quá trình ép phun thường được sử dụng trong sản xuất các bộ phận như mui xe ô tô. Sợi carbon siêu ngắn được trộn với các hạt nhựa sau đó được bơm vào khoang khuôn thông qua nhiệt độ và áp suất cao. Nhiệt độ phun thường là 200 - 280oC, áp suất phun là 50 - 150 MPa. Quá trình này có thể thực hiện việc đúc nhanh các bộ phận có hình dạng phức tạp và có thể đảm bảo sự phân bố đồng đều của sợi carbon trong sản phẩm.

Công nghệ và quy trình ứng dụng sợi cacbon siêu ngắn trong lĩnh vực điện tử

Trong lĩnh vực tản nhiệt điện tử, việc tận dụng tính dẫn nhiệt của sợi carbon siêu ngắn là chìa khóa. Bằng cách tối ưu hóa mức độ grafit hóa của sợi carbon, độ dẫn nhiệt của nó có thể tăng lên hơn 1000W/(mK). Trong khi đó, để đảm bảo tiếp xúc tốt với các linh kiện điện tử, công nghệ kim loại hóa bề mặt, chẳng hạn như mạ niken hóa học, có thể làm giảm hơn 80% điện trở bề mặt của sợi carbon.

Quá trình luyện kim bột có thể được sử dụng trong sản xuất tản nhiệt CPU máy tính. Sợi carbon siêu ngắn được trộn với bột kim loại (ví dụ như bột đồng) và thiêu kết dưới nhiệt độ và áp suất cao. Nhiệt độ thiêu kết thường là 500 – 900°C và áp suất là 20 – 50 MPa. Quá trình này cho phép sợi carbon tạo thành kênh dẫn nhiệt tốt với kim loại và cải thiện hiệu quả tản nhiệt.

Từ hàng không vũ trụ đến công nghiệp ô tô đến điện tử, với sự đổi mới liên tục của công nghệ và tối ưu hóa quy trình, thời gian cực ngắnsợi carbonsẽ tỏa sáng trên nhiều lĩnh vực hơn, tiếp thêm sức mạnh mạnh mẽ cho khoa học công nghệ hiện đại và phát triển công nghiệp.