Sebagai anggota kunci dalam bidang komposit canggih, serat karbon ultra-pendek, dengan sifat-sifatnya yang unik, telah memicu perhatian luas di banyak bidang industri dan teknologi. Serat ini memberikan solusi baru untuk material berkinerja tinggi, dan pemahaman mendalam tentang teknologi dan proses aplikasinya sangat penting untuk mendorong perkembangan industri terkait.
Mikrograf elektron serat karbon ultra pendek
Biasanya, panjang serat karbon ultra-pendek berkisar antara 0,1 – 5 mm, dan densitasnya rendah yaitu 1,7 – 2 g/cm³. Dengan densitas rendah 1,7 – 2,2 g/cm³, kekuatan tarik 3000 – 7000 MPa dan modulus elastisitas 200 – 700 GPa, sifat mekanik yang sangat baik ini menjadi dasar penggunaannya dalam struktur penahan beban. Selain itu, serat ini memiliki ketahanan suhu tinggi yang sangat baik, dan dapat menahan suhu tinggi lebih dari 2000°C dalam atmosfer non-oksidasi.
Teknologi dan Proses Aplikasi Serat Karbon Ultra Pendek di Bidang Dirgantara
Di bidang kedirgantaraan, serat karbon ultra-pendek terutama digunakan untuk memperkuatdamarKomposit matriks. Kunci dari teknologi ini adalah membuat serat karbon terdispersi secara merata dalam matriks resin. Misalnya, penggunaan teknologi dispersi ultrasonik dapat secara efektif memecah fenomena aglomerasi serat karbon, sehingga koefisien dispersi mencapai lebih dari 90%, memastikan konsistensi sifat material. Pada saat yang sama, penggunaan teknologi perawatan permukaan serat, seperti penggunaanagen penghubungpengobatan, dapat membuatserat karbondan kekuatan ikatan antarmuka resin meningkat sebesar 30% – 50%.
Dalam pembuatan sayap pesawat dan komponen struktural lainnya, proses pengepresan panas (hot pressing tank) digunakan. Pertama-tama, serat karbon ultra-pendek dan resin yang dicampur dengan proporsi tertentu membentuk prepreg, kemudian dilapiskan ke dalam tangki pengepresan panas. Selanjutnya, material tersebut dikeraskan dan dicetak pada suhu 120 – 180°C dan tekanan 0,5 – 1,5 MPa. Proses ini dapat secara efektif menghilangkan gelembung udara dalam material komposit untuk memastikan kepadatan dan kinerja produk yang tinggi.
Teknologi dan Proses Penerapan Serat Karbon Ultra Pendek di Industri Otomotif
Saat mengaplikasikan serat karbon ultra-pendek pada komponen otomotif, fokusnya adalah meningkatkan kompatibilitasnya dengan material dasar. Dengan menambahkan bahan kompatibilizer tertentu, adhesi antarmuka antara serat karbon dan material dasar (misalnya,polipropilena(dll.) dapat ditingkatkan sekitar 40%. Pada saat yang sama, untuk meningkatkan kinerjanya dalam lingkungan tegangan yang kompleks, teknologi desain orientasi serat digunakan untuk menyesuaikan arah penyelarasan serat sesuai dengan arah tegangan pada bagian tersebut.
Proses pencetakan injeksi sering digunakan dalam pembuatan komponen seperti kap mobil. Serat karbon ultra-pendek dicampur dengan partikel plastik dan kemudian disuntikkan ke dalam rongga cetakan melalui suhu dan tekanan tinggi. Suhu injeksi umumnya 200 – 280 ℃, tekanan injeksi 50 – 150 MPa. Proses ini dapat mewujudkan pencetakan cepat komponen berbentuk kompleks, dan dapat memastikan distribusi serat karbon yang seragam dalam produk.
Teknologi dan Proses Aplikasi Serat Karbon Ultra Pendek di Bidang Elektronik
Di bidang pembuangan panas elektronik, pemanfaatan konduktivitas termal serat karbon ultra-pendek sangat penting. Dengan mengoptimalkan derajat grafitisasi serat karbon, konduktivitas termalnya dapat ditingkatkan hingga lebih dari 1000W/(mK). Sementara itu, untuk memastikan kontak yang baik dengan komponen elektronik, teknologi metalisasi permukaan, seperti pelapisan nikel kimia, dapat mengurangi resistansi permukaan serat karbon hingga lebih dari 80%.
Proses metalurgi serbuk dapat digunakan dalam pembuatan heatsink CPU komputer. Serat karbon ultra-pendek dicampur dengan serbuk logam (misalnya serbuk tembaga) dan disinter pada suhu dan tekanan tinggi. Suhu sinter umumnya 500 – 900°C dan tekanannya 20 – 50 MPa. Proses ini memungkinkan serat karbon untuk membentuk saluran konduksi panas yang baik dengan logam dan meningkatkan efisiensi pembuangan panas.
Dari industri kedirgantaraan hingga otomotif hingga elektronik, dengan inovasi teknologi dan optimalisasi proses yang berkelanjutan, ultra-pendekserat karbonakan bersinar di lebih banyak bidang, menyuntikkan kekuatan yang lebih besar untuk ilmu pengetahuan dan teknologi modern serta pengembangan industri.
Waktu posting: 20 Desember 2024