Бүгінгі қарқынды технологиялық даму дәуірінде көміртекті талшықты композиттер өздерінің жоғары өнімділігінің арқасында кең ауқымды салаларда танымал болуда. Аэроғарыштағы жоғары деңгейлі қолданбалардан бастап спорттық тауарлардың күнделікті қажеттіліктеріне дейін көміртекті талшықты композиттер үлкен әлеует көрсетті. Дегенмен, жоғары өнімді көміртекті талшықты композиттерді дайындау үшін белсендіру әдісі қолданылады.көміртекті талшықтармаңызды қадам болып табылады.
Көміртекті талшық беттік электронды микроскоптың суреті
Көміртек талшығы, жоғары өнімді талшықты материал, көптеген тартымды қасиеттерге ие. Ол негізінен көміртектен тұрады және ұзынша жіп тәрізді құрылымға ие. Беткі құрылым тұрғысынан көміртек талшығының беті салыстырмалы түрде тегіс және белсенді функционалдық топтары аз. Бұл көміртек талшықтарын дайындау кезінде жоғары температурада көміртектену және басқа да өңдеулер көміртек талшықтарының бетін инертті күйде көрсететіндігіне байланысты. Бұл беттік қасиет көміртек талшығы композиттерін дайындауға бірқатар қиындықтар туғызады.
Тегіс бет көміртек талшығы мен матрицалық материал арасындағы байланысты әлсіретеді. Композиттерді дайындау кезінде матрицалық материалдың бетінде берік байланыс түзуі қиын.көміртекті талшық, бұл композиттік материалдың жалпы өнімділігіне әсер етеді. Екіншіден, белсенді функционалды топтардың болмауы көміртекті талшықтар мен матрицалық материалдар арасындағы химиялық реакцияны шектейді. Бұл екеуінің арасындағы беттік байланысты негізінен механикалық ендіру және т.б. сияқты физикалық әсерлерге тәуелді етеді, бұл көбінесе жеткілікті тұрақты емес және сыртқы күштерге ұшыраған кезде ажырауға бейім.
Көміртекті нанотүтікшелермен көміртекті талшық матасының қабатаралық нығайтудың схемалық диаграммасы
Бұл мәселелерді шешу үшін көміртекті талшықтарды белсендіру арқылы өңдеу қажет болады. Белсендірілгенкөміртекті талшықтарбірнеше аспектілердегі айтарлықтай өзгерістерді көрсетеді.
Белсендіру өңдеуі көміртекті талшықтардың беткі кедір-бұдырлығын арттырады. Химиялық тотығу, плазмалық өңдеу және басқа әдістер арқылы көміртекті талшықтардың бетіне ұсақ шұңқырлар мен ойықтар оюға болады, бұл бетті кедір-бұдыр етеді. Бұл кедір-бұдыр бет көміртекті талшық пен субстрат материалы арасындағы жанасу аймағын арттырады, бұл екеуінің арасындағы механикалық байланысты жақсартады. Матрицалық материал көміртекті талшықпен байланысқан кезде, ол осы кедір-бұдыр құрылымдарға жақсы сіңіп, берік байланыс түзеді.
Белсендіру өңдеуі көміртек талшығының бетінде көптеген реактивті функционалдық топтарды енгізе алады. Бұл функционалдық топтар матрица материалындағы сәйкес функционалдық топтармен химиялық байланыс түзу үшін химиялық әрекеттесуі мүмкін. Мысалы, тотығу өңдеуі көміртек талшықтарының бетінде гидроксил топтарын, карбоксил топтарын және басқа да функционалдық топтарды енгізе алады, олар...эпоксидтішайыр матрицасындағы топтар және т.б. коваленттік байланыстар түзеді. Бұл химиялық байланыстың беріктігі физикалық байланыстың беріктігінен әлдеқайда жоғары, бұл көміртекті талшық пен матрица материалы арасындағы бетаралық байланыс беріктігін айтарлықтай жақсартады.
Белсендірілген көміртек талшығының беттік энергиясы да айтарлықтай артады. Беттік энергияның артуы көміртек талшығының матрицалық материалмен сулануын жеңілдетеді, осылайша матрицалық материалдың көміртек талшығының бетіне таралуын және енуін жеңілдетеді. Композиттерді дайындау процесінде матрицалық материал көміртек талшықтарының айналасында біркелкі таралып, тығыз құрылым түзілуі мүмкін. Бұл композиттік материалдың механикалық қасиеттерін жақсартып қана қоймай, сонымен қатар оның коррозияға төзімділігі мен термиялық тұрақтылығы сияқты басқа қасиеттерін де жақсартады.
Белсендірілген көміртекті талшықтар көміртекті талшық композиттерін дайындау үшін көптеген артықшылықтарға ие.
Механикалық қасиеттер тұрғысынан, белсендірілген заттар арасындағы бетаралық байланыс беріктігікөміртекті талшықтаржәне матрица материалы айтарлықтай жақсартылған, бұл композиттерге сыртқы күштерге ұшыраған кезде кернеулерді жақсырақ өткізуге мүмкіндік береді. Бұл композиттердің беріктік пен модуль сияқты механикалық қасиеттері айтарлықтай жақсарғанын білдіреді. Мысалы, өте жоғары механикалық қасиеттерді қажет ететін аэроғарыш саласында белсендірілген көміртекті талшықты композиттерден жасалған ұшақ бөлшектері үлкен ұшу жүктемелеріне төтеп бере алады және ұшақтың қауіпсіздігі мен сенімділігін арттырады. Велосипед рамалары, гольф таяқшалары және т.б. сияқты спорт тауарлары саласында белсендірілген көміртекті талшықты композиттер салмақты азайтып, спортшылардың тәжірибесін жақсарта отырып, жақсы беріктік пен қаттылықты қамтамасыз ете алады.
Коррозияға төзімділік тұрғысынан, белсендірілген көміртекті талшықтардың бетіне реактивті функционалдық топтардың енгізілуіне байланысты, бұл функционалдық топтар матрицалық материалмен тұрақты химиялық байланыс түзе алады, осылайша композиттердің коррозияға төзімділігін арттырады. Теңіз ортасы, химия өнеркәсібі және т.б. сияқты кейбір қатал қоршаған орта жағдайларында белсендірілгенкөміртекті талшық композиттерікоррозиялық ортаның эрозиясына жақсырақ төтеп бере алады және қызмет ету мерзімін ұзарта алады. Бұл қатал ортада ұзақ уақыт пайдаланылатын кейбір жабдықтар мен құрылымдар үшін өте маңызды.
Термиялық тұрақтылық тұрғысынан белсендірілген көміртекті талшық пен матрицалық материал арасындағы жақсы интерфейстік байланыс композиттердің термиялық тұрақтылығын жақсарта алады. Жоғары температуралы ортада композиттер механикалық қасиеттерді және өлшемдік тұрақтылықты жақсы сақтай алады және деформация мен зақымдануға аз бейім. Бұл белсендірілген көміртекті талшықты композиттерді автомобиль қозғалтқышының бөлшектері мен авиациялық қозғалтқыштың ыстық бөліктері сияқты жоғары температуралы қолданбаларда кең қолдану перспективасына ие етеді.
Өңдеу өнімділігі тұрғысынан белсендірілген көміртекті талшықтардың беттік белсенділігі артты және матрицалық материалмен үйлесімділігі жақсарды. Бұл композиттік материалды дайындау кезінде матрицалық материалдың көміртекті талшықтың бетіне енуін және қатаюын жеңілдетеді, осылайша өңдеу тиімділігі мен өнім сапасын жақсартады. Сонымен қатар, белсендірілген көміртекті талшық композиттерінің жобалау мүмкіндігі де артады, бұл оларды әртүрлі қолданбаларға бейімдеуге және әртүрлі күрделі инженерлік талаптарға сай болуға мүмкіндік береді.
Сондықтан, белсендіру емікөміртекті талшықтаржоғары өнімді көміртекті талшықты композиттерді дайындаудағы негізгі буын болып табылады. Белсендіру арқылы көміртекті талшықтың беткі құрылымын жақсартуға, беткі кедір-бұдырлықты арттыруға, белсенді функционалдық топтарды енгізуге және беттік энергияны жақсартуға болады, осылайша көміртекті талшық пен матрица материалы арасындағы беттік байланыс беріктігін жақсартуға және тамаша механикалық қасиеттері, коррозияға төзімділігі, термиялық тұрақтылығы және өңдеу өнімділігі бар көміртекті талшықты композиттерді дайындаудың негізін қалауға болады. Ғылым мен техниканың үздіксіз дамуымен көміртекті талшықты белсендіру технологиясы инновацияларды жалғастырып, дами береді, көміртекті талшықты композиттерді кеңінен қолдануға күшті қолдау көрсетеді деп есептеледі.
Шанхай Orisen New Material Technology Co., Ltd.
M: +86 18683776368 (сонымен қатар whatsapp)
Т:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Мекенжайы: Шанхай, Сунцзян ауданы, Синьбан қаласы, Жаңа Жасыл жол №398
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 4 қыркүйек