Ülimalt lühikese süsinikkiu pealekandmine

Täiustatud komposiitmaterjalide valdkonna võtmeelemendina on ülilühike süsinikkiud oma ainulaadsete omadustega pälvinud laialdast tähelepanu paljudes tööstus- ja tehnoloogiavaldkondades. See pakub täiesti uut lahendust materjalide kõrgjõudluseks ning selle rakendustehnoloogiate ja -protsesside põhjalik mõistmine on oluline seotud tööstusharude arengu edendamiseks.

Ülikiirete süsinikkiudude elektronmikroskoobid

Tavaliselt on ülilühikeste süsinikkiudude pikkus 0,1–5 mm ja nende tihedus on madal, 1,7–2 g/cm³. Madala tihedusega 1,7–2,2 g/cm³, tõmbetugevusega 3000–7000 MPa ja elastsusmooduliga 200–700 GPa moodustavad need suurepärased mehaanilised omadused aluse nende kasutamiseks kandekonstruktsioonides. Lisaks on neil suurepärane kõrge temperatuuritaluvus ja nad taluvad mitteoksüdeerivas atmosfääris üle 2000 °C temperatuure.

Ülimalt lühikese süsinikkiu rakendustehnoloogia ja protsess lennunduses ja kosmosevaldkonnas

Lennunduses kasutatakse ülilühikest süsinikkiudu peamiselt tugevdamiseksvaikmaatrikskomposiidid. Tehnoloogia võti seisneb süsinikkiu ühtlases hajutamises vaigumaatriksis. Näiteks ultraheli dispersioontehnoloogia abil saab tõhusalt katkestada süsinikkiu aglomeratsiooni nähtuse, nii et dispersioonitegur ulatub üle 90%, tagades materjali omaduste järjepidevuse. Samal ajal on kiudude pinnatöötlustehnoloogia, näitekssidestusagensravi, võib muutasüsinikkiudja vaigu liidese tugevus suurenes 30–50%.

Lennukitiibade ja muude konstruktsioonielementide tootmisel kasutatakse kuumpressimise paagi protsessi. Esiteks segatakse ülilühike süsinikkiud ja vaik teatud koguse prepreg-materjaliga ning valatakse kuumpressimise paaki. Seejärel kõvendatakse ja vormitakse temperatuuril 120–180 °C ja rõhul 0,5–1,5 MPa. See protsess võimaldab komposiitmaterjalist õhumullid tõhusalt eemaldada, et tagada toodete tihedus ja kõrge jõudlus.

Ülirühikese süsinikkiu tehnoloogia ja protsessid autotööstuses kasutamiseks

Ülimalt lühikese süsinikkiu kasutamisel autoosades keskendutakse selle ühilduvuse parandamisele alusmaterjaliga. Spetsiifiliste ühilduvusainete lisamisega parandatakse süsinikkiudude ja alusmaterjalide (ntpolüpropüleenjne) saab suurendada umbes 40%. Samal ajal, et parandada selle toimivust keerulistes pingekeskkondades, kasutatakse kiudude orientatsiooni disainitehnoloogiat, et reguleerida kiudude joondamise suunda vastavalt detaili pinge suunale.

Survevormimisprotsessi kasutatakse sageli selliste osade nagu autokapotid tootmisel. Ülimalt lühikesed süsinikkiud segatakse plastosakestega ja seejärel süstitakse kõrge temperatuuri ja rõhu all vormiõõnde. Sissepritsetemperatuur on tavaliselt 200–280 ℃ ja sissepritserõhk 50–150 MPa. See protsess võimaldab keeruka kujuga osade kiiret vormimist ja tagab süsinikkiudude ühtlase jaotumise toodetes.

Ülimalt lühikese süsinikkiu rakenduse tehnoloogia ja protsess elektroonikavaldkonnas

Elektroonilise soojuse hajutamise valdkonnas on ülilühikeste süsinikkiudude soojusjuhtivuse ärakasutamine võtmetähtsusega. Süsinikkiu grafitiseerimisastme optimeerimise abil saab selle soojusjuhtivust suurendada üle 1000 W/(mK). Samal ajal saab elektrooniliste komponentidega hea kontakti tagamiseks pinna metalliseerimistehnoloogia, näiteks keemiline nikkelkatmine, vähendada süsinikkiu pinnatakistust enam kui 80%.

Pulbermetallurgia protsessi saab kasutada arvutiprotsessori jahutusradiaatorite tootmisel. Ülimalt lühike süsinikkiud segatakse metallipulbriga (nt vasepulbriga) ja paagutatakse kõrgel temperatuuril ja rõhul. Paagutamistemperatuur on tavaliselt 500–900 °C ja rõhk 20–50 MPa. See protsess võimaldab süsinikkiul moodustada metalliga hea soojusjuhtivuskanali ja parandab soojuse hajumise efektiivsust.

Lennundusest autotööstuseni ja elektroonikani – pideva tehnoloogiaarenduse ja protsesside optimeerimise abil saavutatakse ülilühikesedsüsinikkiudsärab rohkemates valdkondades, süstides võimsamat jõudu tänapäeva teadusesse, tehnoloogiasse ja tööstusarengusse.