Ужыванне ультракароткага вугляроднага валакна

Як ключавы элемент у галіне перадавых кампазітных матэрыялаў, ультракароткі вугляродны валакно са сваімі ўнікальнымі ўласцівасцямі прыцягнуў шырокую ўвагу ў многіх прамысловых і тэхналагічных галінах. Ён прапануе зусім новае рашэнне для высокапрадукцыйных матэрыялаў, і глыбокае разуменне тэхналогій і працэсаў яго прымянення мае важнае значэнне для стымулявання развіцця сумежных галін.

Электронныя мікрафотаздымкі ультракароткіх вугляродных валокнаў

Звычайна даўжыня ультракароткіх вугляродных валокнаў складае ад 0,1 да 5 мм, а іх шчыльнасць нізкая — 1,7–2 г/см³. Дзякуючы нізкай шчыльнасці 1,7–2,2 г/см³, трываласці на расцяжэнне 3000–7000 МПа і модулю пругкасці 200–700 ГПа, гэтыя выдатныя механічныя ўласцівасці з'яўляюцца асновай для іх выкарыстання ў апорных канструкцыях. Акрамя таго, яны валодаюць выдатнай устойлівасцю да высокіх тэмператур і могуць вытрымліваць высокія тэмпературы больш за 2000°C у неакісляльнай атмасферы.

Тэхналогія і працэс прымянення ультракароткага вугляроднага валакна ў аэракасмічнай галіне

У аэракасмічнай галіне ультракароткі вугляродны валокны ў асноўным выкарыстоўваюцца для армаваннясмаламатрычныя кампазіты. Ключом да тэхналогіі з'яўляецца раўнамернае размеркаванне вугляроднага валакна ў матрыцы смалы. Напрыклад, выкарыстанне тэхналогіі ультрагукавой дысперсіі можа эфектыўна парушыць з'яву агламерацыі вугляроднага валакна, каб каэфіцыент дысперсіі дасягнуў больш за 90%, забяспечваючы стабільнасць уласцівасцей матэрыялу. У той жа час, выкарыстанне тэхналогіі апрацоўкі паверхні валакна, напрыклад, выкарыстаннезлучальны агентлячэнне можа зрабіцьвугляроднае валакноі трываласць счаплення паміж смаламі павялічылася на 30% - 50%.

Пры вырабе крылаў самалётаў і іншых канструкцыйных кампанентаў выкарыстоўваецца працэс гарачага прэсавання. Спачатку ультракароткі вугляродны матэрыял, змяшаны са смалой і пэўнай прапорцыяй препрэга, пластамі наносіцца ў рэзервуар гарачага прэсавання. Затым ён зацвярдзее і фармуецца пры тэмпературы 120–180°C і ціску 0,5–1,5 МПа. Гэты працэс дазваляе эфектыўна выдаляць паветраныя бурбалкі з кампазітнага матэрыялу, забяспечваючы шчыльнасць і высокія характарыстыкі вырабаў.

Тэхналогіі і працэсы прымянення ультракароткага вугляроднага валакна ў аўтамабільнай прамысловасці

Пры ўжыванні ультракароткага вугляроднага валакна ў аўтамабільных дэталях увага надаецца паляпшэнню яго сумяшчальнасці з асноўным матэрыялам. Дадаючы спецыяльныя сумяшчальныя рэчывы, можна палепшыць міжфазную адгезію паміж вугляроднымі валокнамі і асноўнымі матэрыяламі (напрыклад,поліпрапілені г.д.) можна павялічыць прыкладна на 40%. Адначасова, каб палепшыць яго прадукцыйнасць у складаных умовах напружання, выкарыстоўваецца тэхналогія праектавання арыентацыі валокнаў для рэгулявання кірунку выраўноўвання валокнаў у адпаведнасці з кірункам напружання на дэталі.

Працэс ліцця пад ціскам часта выкарыстоўваецца ў вытворчасці такіх дэталяў, як капоты аўтамабіляў. Ультракароткія вугляродныя валокны змешваюцца з пластыкавымі часціцамі, а затым упырскваюцца ў паражніну формы пад уздзеяннем высокай тэмпературы і ціску. Тэмпература ўпырску звычайна складае 200–280 ℃, ціск упырску — 50–150 МПа. Гэты працэс дазваляе хутка ліць дэталі складанай формы і забяспечвае раўнамернае размеркаванне вугляродных валокнаў у вырабах.

Тэхналогія і працэс прымянення ультракароткіх вугляродных валокнаў у галіне электронікі

У галіне рассейвання цяпла ў электронных прыладах выкарыстанне цеплаправоднасці ультракароткіх вугляродных валокнаў з'яўляецца ключавым фактарам. Аптымізацыя ступені графітызацыі вугляроднага валакна дазваляе павялічыць яго цеплаправоднасць да больш чым 1000 Вт/(мК). Тым часам, для забеспячэння добрага кантакту з электроннымі кампанентамі, тэхналогія павярхоўнай металізацыі, напрыклад, хімічнае нікеляванне, можа знізіць павярхоўнае супраціўленне вугляроднага валакна больш чым на 80%.

Працэс парашковай металургіі можа выкарыстоўвацца ў вытворчасці радыятараў для працэсараў кампутараў. Ультракароткае вугляроднае валакно змешваецца з металічным парашком (напрыклад, медным парашком) і спякаецца пры высокай тэмпературы і ціску. Тэмпература спякання звычайна складае 500–900°C, а ціск — 20–50 МПа. Гэты працэс дазваляе вугляроднаму валакну ўтвараць добры канал цеплаправоднасці з металам і паляпшае эфектыўнасць цеплааддачы.

Ад аэракасмічнай да аўтамабільнай і электронічнай прамысловасці, з пастаянным укараненнем тэхналогій і аптымізацыяй працэсаў, ультракароткіявугляроднае валакнобудзе ззяць у большай колькасці галін, уносячы больш магутную сілу ў сучасную навуку і тэхналогіі і прамысловае развіццё.