کاربرد فیبر کربن فوق کوتاه

الیاف کربن فوق کوتاه، به عنوان یکی از اعضای کلیدی حوزه کامپوزیت‌های پیشرفته، با خواص منحصر به فرد خود، توجه گسترده‌ای را در بسیاری از زمینه‌های صنعتی و فناوری به خود جلب کرده است. این الیاف، راهکاری کاملاً جدید برای عملکرد بالای مواد ارائه می‌دهند و درک عمیق از فناوری‌ها و فرآیندهای کاربردی آن برای پیشبرد توسعه صنایع مرتبط ضروری است.

تصاویر میکروسکوپ الکترونی از الیاف کربن فوق کوتاه

معمولاً طول الیاف کربن فوق کوتاه بین 0.1 تا 5 میلی‌متر و چگالی آنها کم و در حدود 1.7 تا 2 گرم بر سانتی‌متر مکعب است. این الیاف با چگالی کم 1.7 تا 2.2 گرم بر سانتی‌متر مکعب، استحکام کششی 3000 تا 7000 مگاپاسکال و مدول الاستیسیته 200 تا 700 گیگاپاسکال، اساس استفاده از آنها در سازه‌های باربر را تشکیل می‌دهند. علاوه بر این، مقاومت دمایی بسیار خوبی دارند و می‌توانند در دمای بالای بیش از 2000 درجه سانتیگراد در جو غیر اکسید کننده مقاومت کنند.

فناوری کاربرد و فرآیند الیاف کربن فوق کوتاه در حوزه هوافضا

در زمینه هوافضا، الیاف کربن فوق کوتاه عمدتاً برای تقویت ... استفاده می‌شوند.رزینکامپوزیت‌های ماتریسی. نکته کلیدی این فناوری، پراکندگی یکنواخت فیبر کربن در ماتریس رزین است. به عنوان مثال، اتخاذ فناوری پراکندگی اولتراسونیک می‌تواند به طور مؤثر پدیده تجمع فیبر کربن را از بین ببرد، به طوری که ضریب پراکندگی به بیش از 90٪ می‌رسد و ثبات خواص مواد را تضمین می‌کند. در عین حال، استفاده از فناوری تصفیه سطح فیبر، مانند استفاده ازعامل اتصالدرمان، می‌تواندفیبر کربنو استحکام پیوند سطح مشترک رزین 30 تا 50 درصد افزایش یافت.

در ساخت بال‌های هواپیما و سایر اجزای سازه‌ای، از فرآیند مخزن پرس گرم استفاده می‌شود. اول از همه، فیبر کربن فوق کوتاه و رزین با نسبت مشخصی از پیش‌آغشته مخلوط می‌شوند و به صورت لایه لایه در مخزن پرس گرم قرار می‌گیرند. سپس در دمای ۱۲۰ تا ۱۸۰ درجه سانتیگراد و فشار ۰.۵ تا ۱.۵ مگاپاسکال پخت و قالب‌گیری می‌شوند. این فرآیند می‌تواند به طور موثر حباب‌های هوا را در مواد کامپوزیت تخلیه کند تا چگالی و عملکرد بالای محصولات تضمین شود.

فناوری و فرآیندهای کاربرد الیاف کربن فوق کوتاه در صنعت خودرو

هنگام استفاده از الیاف کربن فوق کوتاه در قطعات خودرو، تمرکز بر بهبود سازگاری آن با ماده پایه است. با افزودن سازگارکننده‌های خاص، چسبندگی سطحی بین الیاف کربن و مواد پایه (به عنوان مثالپلی‌پروپیلنو غیره) می‌تواند حدود ۴۰٪ افزایش یابد. در عین حال، به منظور بهبود عملکرد آن در محیط‌های تنش پیچیده، از فناوری طراحی جهت‌گیری الیاف برای تنظیم جهت تراز الیاف با توجه به جهت تنش روی قطعه استفاده می‌شود.

فرآیند قالب‌گیری تزریقی اغلب در ساخت قطعاتی مانند کاپوت خودرو استفاده می‌شود. الیاف کربن فوق کوتاه با ذرات پلاستیکی مخلوط شده و سپس از طریق دما و فشار بالا به داخل حفره قالب تزریق می‌شوند. دمای تزریق عموماً 200 تا 280 درجه سانتیگراد و فشار تزریق 50 تا 150 مگاپاسکال است. این فرآیند می‌تواند قالب‌گیری سریع قطعات با شکل پیچیده را محقق کند و توزیع یکنواخت الیاف کربن را در محصولات تضمین کند.

فناوری و فرآیند کاربرد فیبر کربن فوق کوتاه در حوزه الکترونیک

در زمینه اتلاف حرارت الکترونیکی، استفاده از رسانایی حرارتی الیاف کربن فوق کوتاه کلیدی است. با بهینه‌سازی درجه گرافیتی شدن الیاف کربن، رسانایی حرارتی آن می‌تواند به بیش از 1000 وات بر (میلی کلوین) افزایش یابد. در همین حال، برای اطمینان از تماس خوب آن با قطعات الکترونیکی، فناوری فلزکاری سطحی، مانند آبکاری شیمیایی نیکل، می‌تواند مقاومت سطحی الیاف کربن را بیش از 80٪ کاهش دهد.

فرآیند متالورژی پودر می‌تواند در ساخت هیت سینک‌های پردازنده کامپیوتر مورد استفاده قرار گیرد. فیبر کربن فوق کوتاه با پودر فلز (مثلاً پودر مس) مخلوط شده و تحت دما و فشار بالا تف جوشی می‌شود. دمای تف جوشی عموماً ۵۰۰ تا ۹۰۰ درجه سانتیگراد و فشار ۲۰ تا ۵۰ مگاپاسکال است. این فرآیند فیبر کربن را قادر می‌سازد تا یک کانال هدایت حرارتی خوب با فلز تشکیل دهد و راندمان اتلاف حرارت را بهبود بخشد.

از هوافضا گرفته تا صنعت خودرو و الکترونیک، با نوآوری مداوم فناوری و بهینه‌سازی فرآیند، فوق العاده کوتاهفیبر کربندر زمینه‌های بیشتری خواهد درخشید و نیروی قدرتمندتری را برای علم و فناوری مدرن و توسعه صنعتی تزریق خواهد کرد.