Primjena ultrakratkih karbonskih vlakana

Kao ključni član oblasti naprednih kompozita, ultrakratka karbonska vlakna, sa svojim jedinstvenim svojstvima, privukla su široku pažnju u mnogim industrijskim i tehnološkim oblastima. Ona pružaju potpuno novo rješenje za visokoperformansne materijale, a dubinsko razumijevanje njihovih tehnologija i procesa primjene je ključno za podsticanje razvoja srodnih industrija.

Elektronske mikrografije ultrakratkih karbonskih vlakana

Tipično, dužina ultrakratkih karbonskih vlakana je između 0,1 – 5 mm, a njihova gustoća je niska, 1,7 – 2 g/cm³. Sa niskom gustoćom od 1,7 – 2,2 g/cm³, zateznom čvrstoćom od 3000 – 7000 MPa i modulom elastičnosti od 200 – 700 GPa, ova odlična mehanička svojstva čine osnovu za njegovu upotrebu u nosivim konstrukcijama. Osim toga, ima odličnu otpornost na visoke temperature i može izdržati visoke temperature preko 2000°C u neoksidirajućoj atmosferi.

Tehnologija i proces primjene ultrakratkih karbonskih vlakana u vazduhoplovnoj oblasti

U vazduhoplovnoj industriji, ultrakratka karbonska vlakna se uglavnom koriste za ojačavanjesmolamatrični kompoziti. Ključ tehnologije je da se ugljenična vlakna ravnomjerno disperguju u matrici smole. Na primjer, usvajanje ultrazvučne disperzijske tehnologije može efikasno prekinuti fenomen aglomeracije ugljeničnih vlakana, tako da koeficijent disperzije dostigne više od 90%, osiguravajući konzistentnost svojstava materijala. Istovremeno, upotreba tehnologije obrade površine vlakana, kao što je upotrebasredstvo za spajanjetretman, može učinitikarbonska vlaknai čvrstoća veze na površini smole povećana je za 30% – 50%.

U proizvodnji krila aviona i drugih strukturnih komponenti, koristi se proces vrućeg presovanja. Prvo, ultrakratka karbonska vlakna i smola pomiješani s određenim omjerom preprega, nanose se u slojevima u rezervoar za vruće presovanje. Zatim se stvrdnjava i oblikuje na temperaturi od 120 – 180°C i pritisku od 0,5 – 1,5 MPa. Ovaj proces može efikasno ispustiti mjehuriće zraka iz kompozitnog materijala kako bi se osigurala gustoća i visoke performanse proizvoda.

Tehnologija i procesi za primjenu ultrakratkih karbonskih vlakana u automobilskoj industriji

Prilikom primjene ultrakratkih karbonskih vlakana na automobilske dijelove, fokus je na poboljšanju njihove kompatibilnosti s osnovnim materijalom. Dodavanjem specifičnih kompatibilizatora, međupovršinska adhezija između karbonskih vlakana i osnovnih materijala (npr.polipropilen, itd.) može se povećati za oko 40%. Istovremeno, kako bi se poboljšale njegove performanse u složenim okruženjima naprezanja, koristi se tehnologija dizajna orijentacije vlakana za podešavanje smjera poravnanja vlakana prema smjeru naprezanja na dijelu.

Proces brizganja se često koristi u proizvodnji dijelova kao što su haube automobila. Ultrakratka karbonska vlakna se miješaju s plastičnim česticama, a zatim ubrizgavaju u šupljinu kalupa pod visokim pritiskom i temperaturom. Temperatura ubrizgavanja je obično 200 – 280 ℃, a pritisak ubrizgavanja 50 – 150 MPa. Ovaj proces omogućava brzo oblikovanje složenih dijelova i osigurava ravnomjernu raspodjelu karbonskih vlakana u proizvodima.

Tehnologija i proces primjene ultrakratkih karbonskih vlakana u području elektronike

U oblasti odvođenja toplote u elektronici, ključno je korištenje toplotne provodljivosti ultrakratkih karbonskih vlakana. Optimizacijom stepena grafitizacije karbonskih vlakana, njihova toplotna provodljivost može se povećati na više od 1000 W/(mK). U međuvremenu, kako bi se osigurao dobar kontakt s elektronskim komponentama, tehnologija površinske metalizacije, poput hemijskog niklanja, može smanjiti površinski otpor karbonskih vlakana za više od 80%.

Proces metalurgije praha može se koristiti u proizvodnji hladnjaka za procesore računara. Ultrakratka karbonska vlakna se miješaju s metalnim prahom (npr. bakrenim prahom) i sinteruju pod visokom temperaturom i pritiskom. Temperatura sinterovanja je obično 500 – 900°C, a pritisak 20 – 50 MPa. Ovaj proces omogućava karbonskim vlaknima da formiraju dobar kanal za provođenje toplote s metalom i poboljšava efikasnost odvođenja toplote.

Od vazduhoplovne, preko automobilske, do elektronike, uz kontinuirane inovacije tehnologije i optimizaciju procesa, ultrakratki...karbonska vlaknazablistat će u više oblasti, ubrizgavajući snažniju snagu za modernu nauku i tehnologiju i industrijski razvoj.