Ultrarövid szénszál alkalmazása

A fejlett kompozitok területének kulcsfontosságú elemeként az ultrarövid szénszál egyedi tulajdonságaival széles körű figyelmet keltett számos ipari és technológiai területen. Vadonatúj megoldást kínál a nagy teljesítményű anyagok előállítására, és alkalmazási technológiáinak és folyamatainak mélyreható ismerete elengedhetetlen a kapcsolódó iparágak fejlődésének előmozdításához.

Ultrarövid szénszálak elektronmikroszkópos felvételei

Az ultrarövid szénszálak hossza jellemzően 0,1–5 mm között van, sűrűségük pedig alacsony, 1,7–2 g/cm³. Az alacsony, 1,7–2,2 g/cm³-es sűrűség, a 3000–7000 MPa-s szakítószilárdság és a 200–700 GPa-s rugalmassági modulus kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek megalapozzák a teherhordó szerkezetekben való alkalmazásukat. Ezenkívül kiváló hőállósággal rendelkezik, és nem oxidáló atmoszférában 2000 °C feletti magas hőmérsékletet is elvisel.

Az ultrarövid szénszál alkalmazási technológiája és folyamata a repülőgépiparban

A repülőgépiparban az ultrarövid szénszálakat főként megerősítésre használjákgyantamátrix kompozitok. A technológia kulcsa a szénszál egyenletes diszpergálása a gyantamátrixban. Például az ultrahangos diszperziós technológia alkalmazása hatékonyan megtörheti a szénszálak agglomerációjának jelenségét, így a diszperziós együttható eléri a 90%-ot, biztosítva az anyagtulajdonságok állandóságát. Ugyanakkor a szálfelület-kezelési technológia, mint például akapcsolószerkezelés, elvégezheti aszénszálés a gyanta határfelületi kötési szilárdsága 30%-50%-kal nőtt.

Repülőgépszárnyak és egyéb szerkezeti elemek gyártása során a melegsajtoló tartályos eljárást alkalmazzák. Először is, az ultrarövid szénszálat és a gyantát egy bizonyos arányban előgyártott anyaggal keverik össze, majd rétegesen behelyezik a melegsajtoló tartályba. Ezután 120–180 °C hőmérsékleten és 0,5–1,5 MPa nyomáson kikeményítik és formázzák. Ez az eljárás hatékonyan eltávolítja a kompozit anyagban lévő légbuborékokat, biztosítva a termékek sűrűségét és nagy teljesítményét.

Technológia és eljárások az ultrarövid szénszálak alkalmazásához az autóiparban

Az ultrarövid szénszálak autóipari alkatrészekhez való alkalmazásakor a hangsúly az alapanyaggal való kompatibilitás javításán van. Speciális kompatibilizálószerek hozzáadásával javítható a szénszálak és az alapanyagok (pl.polipropilénstb.) körülbelül 40%-kal növelhető. Ugyanakkor a komplex feszültségkörnyezetekben mutatott teljesítményének javítása érdekében szálorientációs tervezési technológiát alkalmaznak, amely a szálak igazításának irányát az alkatrészre ható feszültség irányának megfelelően állítja be.

A fröccsöntési eljárást gyakran alkalmazzák olyan alkatrészek gyártásánál, mint például az autó motorháztetők. Az ultrarövid szénszálakat műanyag részecskékkel keverik, majd magas hőmérsékleten és nyomáson befecskendezik a formaüregbe. A befecskendezési hőmérséklet általában 200–280 ℃, a befecskendezési nyomás pedig 50–150 MPa. Ez az eljárás lehetővé teszi összetett alakú alkatrészek gyors öntését, és biztosítja a szénszálak egyenletes eloszlását a termékekben.

Az ultrarövid szénszálas alkalmazás technológiája és folyamata az elektronikai területen

Az elektronikus hőelvezetés területén kulcsfontosságú az ultrarövid szénszálak hővezető képességének kihasználása. A szénszál grafitizációs fokának optimalizálásával a hővezető képessége több mint 1000 W/(mK)-ra növelhető. Eközben az elektronikus alkatrészekkel való jó érintkezés biztosítása érdekében a felületi fémezési technológia, például a kémiai nikkelezés, több mint 80%-kal csökkentheti a szénszál felületi ellenállását.

A porkohászati ​​eljárás számítógépes CPU hűtőbordák gyártásához alkalmazható. Az ultrarövid szénszálat fémporral (pl. rézporral) keverik, majd magas hőmérsékleten és nyomáson szinterelik. A szinterelési hőmérséklet általában 500–900 °C, a nyomás pedig 20–50 MPa. Ez az eljárás lehetővé teszi, hogy a szénszál jó hővezető csatornát képezzen a fémmel, és javítja a hőelvezetés hatékonyságát.

A repülőgépipartól az autóiparon át az elektronikáig, a technológia folyamatos innovációjának és a folyamatok optimalizálásának köszönhetően, ultrarövidszénszáltöbb területen fog ragyogni, hatalmasabb erőt fektetve a modern tudományba, technológiába és ipari fejlődésbe.