Elemento chiave del settore dei compositi avanzati, la fibra di carbonio ultracorta, con le sue proprietà uniche, ha suscitato grande attenzione in molti settori industriali e tecnologici. Offre una soluzione completamente nuova per materiali ad alte prestazioni e una conoscenza approfondita delle sue tecnologie e dei suoi processi applicativi è essenziale per guidare lo sviluppo dei settori correlati.
Micrografie elettroniche di fibre di carbonio ultracorte
In genere, la lunghezza delle fibre di carbonio ultracorte è compresa tra 0,1 e 5 mm e la loro densità è bassa, tra 1,7 e 2 g/cm³. Con una densità di 1,7-2,2 g/cm³, una resistenza alla trazione di 3000-7000 MPa e un modulo di elasticità di 200-700 GPa, queste eccellenti proprietà meccaniche costituiscono la base per il suo utilizzo in strutture portanti. Inoltre, presenta un'eccellente resistenza alle alte temperature e può sopportare temperature superiori a 2000 °C in atmosfera non ossidante.
Tecnologia applicativa e processo di fibra di carbonio ultracorta nel campo aerospaziale
Nel settore aerospaziale, la fibra di carbonio ultra-corta viene utilizzata principalmente per rinforzareresinaCompositi a matrice. La chiave di questa tecnologia è la distribuzione uniforme della fibra di carbonio nella matrice di resina. Ad esempio, l'adozione della tecnologia di dispersione ultrasonica può efficacemente contrastare il fenomeno dell'agglomerazione della fibra di carbonio, portando il coefficiente di dispersione a oltre il 90%, garantendo la costanza delle proprietà del materiale. Allo stesso tempo, l'impiego di tecnologie di trattamento superficiale delle fibre, come l'uso diagente di accoppiamentotrattamento, può rendere ilfibra di carbonioe la resistenza del legame dell'interfaccia della resina è aumentata del 30% – 50%.
Nella produzione di ali per aeromobili e altri componenti strutturali, viene utilizzato il processo di pressatura a caldo. Innanzitutto, la fibra di carbonio ultracorta e la resina, miscelate con una certa percentuale di preimpregnato, vengono stratificate nel serbatoio di pressatura a caldo. Il materiale viene quindi polimerizzato e stampato a una temperatura di 120-180 °C e a una pressione di 0,5-1,5 MPa. Questo processo consente di eliminare efficacemente le bolle d'aria presenti nel materiale composito, garantendo la densità e le elevate prestazioni dei prodotti.
Tecnologia e processi per l'applicazione della fibra di carbonio ultracorta nell'industria automobilistica
Quando si applica la fibra di carbonio ultra-corta ai componenti automobilistici, l'attenzione è rivolta al miglioramento della sua compatibilità con il materiale di base. Aggiungendo compatibilizzanti specifici, l'adesione interfacciale tra le fibre di carbonio e i materiali di base (ad esempiopolipropilene, ecc.) può essere aumentato di circa il 40%. Allo stesso tempo, per migliorare le prestazioni in ambienti con sollecitazioni complesse, viene utilizzata la tecnologia di progettazione dell'orientamento delle fibre per regolare la direzione dell'allineamento delle fibre in base alla direzione della sollecitazione sul pezzo.
Il processo di stampaggio a iniezione è spesso utilizzato nella produzione di componenti come i cofani delle automobili. Fibre di carbonio ultra-corte vengono miscelate con particelle di plastica e quindi iniettate nella cavità dello stampo ad alta temperatura e pressione. La temperatura di iniezione è generalmente compresa tra 200 e 280 °C, la pressione di iniezione è compresa tra 50 e 150 MPa. Questo processo consente lo stampaggio rapido di componenti di forma complessa e garantisce la distribuzione uniforme delle fibre di carbonio nei prodotti.
Tecnologia e processo di applicazione della fibra di carbonio ultracorta nel campo dell'elettronica
Nel campo della dissipazione del calore in ambito elettronico, l'utilizzo della conduttività termica delle fibre di carbonio ultracorte è fondamentale. Ottimizzando il grado di grafitizzazione della fibra di carbonio, è possibile aumentarne la conduttività termica fino a oltre 1000 W/(mK). Inoltre, per garantirne un buon contatto con i componenti elettronici, la tecnologia di metallizzazione superficiale, come la nichelatura chimica, può ridurre la resistenza superficiale della fibra di carbonio di oltre l'80%.
Il processo di metallurgia delle polveri può essere utilizzato nella produzione di dissipatori di calore per CPU di computer. La fibra di carbonio ultra-corta viene miscelata con polvere metallica (ad esempio polvere di rame) e sinterizzata ad alta temperatura e pressione. La temperatura di sinterizzazione è generalmente compresa tra 500 e 900 °C e la pressione tra 20 e 50 MPa. Questo processo consente alla fibra di carbonio di formare un buon canale di conduzione del calore con il metallo e migliora l'efficienza di dissipazione del calore.
Dall'industria aerospaziale all'automotive all'elettronica, con la continua innovazione tecnologica e l'ottimizzazione dei processi, i tempi di consegna ultra-cortifibra di carboniobrillerà in più campi, infondendo maggiore forza alla scienza e alla tecnologia moderne e allo sviluppo industriale.
Data di pubblicazione: 20-12-2024