Yn oes heddiw o ddatblygiad technolegol cyflym, mae cyfansoddion ffibr carbon yn gwneud enw iddyn nhw eu hunain mewn ystod eang o feysydd oherwydd eu perfformiad uwch. O gymwysiadau pen uchel mewn awyrofod i anghenion dyddiol nwyddau chwaraeon, mae cyfansoddion ffibr carbon wedi dangos potensial mawr. Fodd bynnag, i baratoi cyfansoddion ffibr carbon perfformiad uchel, mae triniaeth actifadu offibrau carbonyn gam hollbwysig.
Llun microsgop electron arwyneb ffibr carbon
Mae gan ffibr carbon, deunydd ffibr perfformiad uchel, lawer o briodweddau diddorol. Mae'n cynnwys carbon yn bennaf ac mae ganddo strwythur ffilamentaidd hirgul. O safbwynt strwythur yr wyneb, mae wyneb ffibr carbon yn gymharol llyfn ac mae ganddo lai o grwpiau swyddogaethol gweithredol. Mae hyn oherwydd y ffaith, wrth baratoi ffibrau carbon, bod carboneiddio tymheredd uchel a thriniaethau eraill yn gwneud i wyneb ffibrau carbon gyflwyno cyflwr mwy anadweithiol. Mae'r briodwedd arwyneb hon yn dod â chyfres o heriau i baratoi cyfansoddion ffibr carbon.
Mae'r wyneb llyfn yn gwneud y bond rhwng ffibr carbon a deunydd matrics yn wan. Wrth baratoi cyfansoddion, mae'n anodd i'r deunydd matrics ffurfio bond cryf ar wyneb yffibr carbon, sy'n effeithio ar berfformiad cyffredinol y deunydd cyfansawdd. Yn ail, mae diffyg grwpiau swyddogaethol gweithredol yn cyfyngu ar yr adwaith cemegol rhwng ffibrau carbon a deunyddiau matrics. Mae hyn yn golygu bod y bond rhyngwynebol rhyngddynt yn dibynnu'n bennaf ar effeithiau ffisegol, megis mewnosod mecanyddol, ac ati, nad yw'n aml yn ddigon sefydlog ac sy'n dueddol o wahanu pan fydd yn agored i rymoedd allanol.
Diagram sgematig o atgyfnerthu rhynghaenau brethyn ffibr carbon gan nanotubiau carbon
Er mwyn datrys y problemau hyn, mae angen triniaeth actifadu ffibrau carbon.ffibrau carbondangos newidiadau sylweddol mewn sawl agwedd.
Mae triniaeth actifadu yn cynyddu garwedd arwyneb ffibrau carbon. Trwy ocsideiddio cemegol, triniaeth plasma a dulliau eraill, gellir ysgythru pyllau a rhigolau bach i wyneb ffibrau carbon, gan wneud yr wyneb yn garw. Mae'r arwyneb garw hwn yn cynyddu'r arwynebedd cyswllt rhwng y ffibr carbon a'r deunydd swbstrad, sy'n gwella'r bond mecanyddol rhyngddynt. Pan fydd y deunydd matrics wedi'i fondio i'r ffibr carbon, mae'n gallu ymgorffori ei hun yn well yn y strwythurau garw hyn, gan ffurfio bond cryfach.
Gall y driniaeth actifadu gyflwyno digonedd o grwpiau swyddogaethol adweithiol ar wyneb y ffibr carbon. Gall y grwpiau swyddogaethol hyn adweithio'n gemegol â'r grwpiau swyddogaethol cyfatebol yn y deunydd matrics i ffurfio bondiau cemegol. Er enghraifft, gall triniaeth ocsideiddio gyflwyno grwpiau hydroxyl, grwpiau carboxyl a grwpiau swyddogaethol eraill ar wyneb ffibrau carbon, a all adweithio â'repocsigrwpiau yn y matrics resin ac yn y blaen i ffurfio bondiau cofalent. Mae cryfder y bondio cemegol hwn yn llawer uwch na chryfder bondio ffisegol, sy'n gwella cryfder y bondio rhyngwynebol rhwng y ffibr carbon a'r deunydd matrics yn fawr.
Mae egni arwyneb y ffibr carbon wedi'i actifadu hefyd yn cynyddu'n sylweddol. Mae'r cynnydd mewn egni arwyneb yn ei gwneud hi'n haws i'r ffibr carbon gael ei wlychu gan y deunydd matrics, gan hwyluso lledaeniad a threiddiad y deunydd matrics ar wyneb y ffibr carbon. Yn y broses o baratoi cyfansoddion, gellir dosbarthu'r deunydd matrics yn fwy cyfartal o amgylch y ffibrau carbon i ffurfio strwythur mwy dwys. Mae hyn nid yn unig yn gwella priodweddau mecanyddol y deunydd cyfansawdd, ond mae hefyd yn gwella ei briodweddau eraill, megis ymwrthedd i gyrydiad a sefydlogrwydd thermol.
Mae gan ffibrau carbon wedi'u actifadu nifer o fanteision ar gyfer paratoi cyfansoddion ffibr carbon.
O ran priodweddau mecanyddol, cryfder y bondio rhyngwynebol rhwng y rhai wedi'u actifaduffibrau carbonac mae'r deunydd matrics wedi'i wella'n fawr, sy'n galluogi'r cyfansoddion i drosglwyddo straen yn well pan gânt eu rhoi dan rym allanol. Mae hyn yn golygu bod priodweddau mecanyddol cyfansoddion fel cryfder a modwlws wedi'u gwella'n sylweddol. Er enghraifft, ym maes awyrofod, sy'n gofyn am briodweddau mecanyddol eithriadol o uchel, mae rhannau awyrennau a wneir gyda chyfansoddion ffibr carbon wedi'u actifadu yn gallu gwrthsefyll llwythi hedfan mwy a gwella diogelwch a dibynadwyedd yr awyren. Ym maes nwyddau chwaraeon, fel fframiau beiciau, clybiau golff, ac ati, gall cyfansoddion ffibr carbon wedi'u actifadu ddarparu cryfder ac anystwythder gwell, gan leihau pwysau a gwella profiad yr athletwyr.
O ran ymwrthedd i gyrydiad, oherwydd cyflwyno grwpiau swyddogaethol adweithiol ar wyneb ffibrau carbon wedi'u actifadu, gall y grwpiau swyddogaethol hyn ffurfio bondio cemegol mwy sefydlog â'r deunydd matrics, gan wella ymwrthedd i gyrydiad y cyfansoddion. Mewn rhai amodau amgylcheddol llym, fel yr amgylchedd morol, y diwydiant cemegol, ac ati, mae'r rhai wedi'u actifaducyfansoddion ffibr carbongall wrthsefyll erydiad cyfryngau cyrydol yn well ac ymestyn oes y gwasanaeth. Mae hyn o arwyddocâd mawr i rai offer a strwythurau a ddefnyddir mewn amgylcheddau llym am amser hir.
O ran sefydlogrwydd thermol, gall bondio rhyngwynebol da rhwng ffibr carbon wedi'i actifadu a deunydd matrics wella sefydlogrwydd thermol cyfansoddion. O dan yr amgylchedd tymheredd uchel, gall y cyfansoddion gynnal priodweddau mecanyddol gwell a sefydlogrwydd dimensiynol, ac maent yn llai tebygol o anffurfio a difrodi. Mae hyn yn golygu bod gan y cyfansoddion ffibr carbon wedi'i actifadu ragolygon cymhwysiad eang mewn cymwysiadau tymheredd uchel, megis rhannau injan modurol a rhannau pen poeth injan awyrennau.
O ran perfformiad prosesu, mae gan y ffibrau carbon wedi'u actifadu weithgarwch arwyneb cynyddol a chydnawsedd gwell â'r deunydd matrics. Mae hyn yn ei gwneud hi'n haws i'r deunydd matrics ymdreiddio a chaledu ar wyneb y ffibr carbon wrth baratoi'r deunydd cyfansawdd, gan wella effeithlonrwydd prosesu ac ansawdd y cynnyrch. Ar yr un pryd, mae dyluniadadwyedd y cyfansoddion ffibr carbon wedi'u actifadu hefyd yn cael ei wella, gan ganiatáu iddynt gael eu haddasu ar gyfer gwahanol gymwysiadau a bodloni amrywiaeth o ofynion peirianneg cymhleth.
Felly, triniaeth actifadu offibrau carbonyn gyswllt allweddol wrth baratoi cyfansoddion ffibr carbon perfformiad uchel. Trwy'r driniaeth actifadu, gellir gwella strwythur wyneb ffibr carbon i gynyddu garwedd yr wyneb, cyflwyno grwpiau swyddogaethol gweithredol, a gwella'r ynni wyneb, er mwyn gwella cryfder y bondio rhyngwynebol rhwng ffibr carbon a deunydd matrics, a gosod y sylfaen ar gyfer paratoi cyfansoddion ffibr carbon gyda phriodweddau mecanyddol rhagorol, ymwrthedd i gyrydiad, sefydlogrwydd thermol a pherfformiad prosesu. Gyda chynnydd parhaus gwyddoniaeth a thechnoleg, credir y bydd technoleg actifadu ffibr carbon yn parhau i arloesi a datblygu, gan ddarparu cefnogaeth gryfach ar gyfer cymhwysiad eang cyfansoddion ffibr carbon.
Shanghai Orisen Newydd Deunydd Technoleg Co., Cyf.
Ffôn: +86 18683776368 (hefyd whatsapp)
Ffôn: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Cyfeiriad: RHIF 398 Heol Werdd Newydd Tref Xinbang Dosbarth Songjiang, Shanghai
Amser postio: Medi-04-2024