Īpaši īsas oglekļa šķiedras pielietojums

Kā viens no galvenajiem elementiem progresīvo kompozītmateriālu jomā, īpaši īsā oglekļa šķiedra ar savām unikālajām īpašībām ir piesaistījusi plašu uzmanību daudzās rūpniecības un tehnoloģiju jomās. Tā nodrošina pavisam jaunu risinājumu augstas veiktspējas materiāliem, un padziļināta izpratne par tās pielietošanas tehnoloģijām un procesiem ir būtiska, lai veicinātu saistīto nozaru attīstību.

Ultraīsu oglekļa šķiedru elektronmikroskopiskie attēli

Parasti īpaši īso oglekļa šķiedru garums ir no 0,1 līdz 5 mm, un to blīvums ir zems – 1,7–2 g/cm³. Ar zemu blīvumu 1,7–2,2 g/cm³, stiepes izturību 3000–7000 MPa un elastības moduli 200–700 GPa, šīs lieliskās mehāniskās īpašības veido pamatu to izmantošanai nesošās konstrukcijās. Turklāt tām ir lieliska izturība pret augstu temperatūru, un tās var izturēt temperatūru virs 2000 °C neoksidējošā atmosfērā.

Īpaši īsas oglekļa šķiedras pielietošanas tehnoloģija un process kosmosa jomā

Kosmosa un kosmosa jomā īpaši īsa oglekļa šķiedra galvenokārt tiek izmantota pastiprināšanaisveķimatricas kompozītmateriāli. Tehnoloģijas galvenais mērķis ir vienmērīgi izkliedēt oglekļa šķiedru sveķu matricā. Piemēram, ultraskaņas dispersijas tehnoloģijas izmantošana var efektīvi pārtraukt oglekļa šķiedru aglomerācijas fenomenu, lai dispersijas koeficients sasniegtu vairāk nekā 90%, nodrošinot materiāla īpašību nemainīgumu. Tajā pašā laikā šķiedru virsmas apstrādes tehnoloģiju izmantošana, piemēram,savienojošais līdzeklisārstēšana var izraisītoglekļa šķiedraun sveķu saskarnes saites stiprība palielinājās par 30–50 %.

Lidmašīnu spārnu un citu konstrukcijas elementu ražošanā izmanto karstās presēšanas tvertnes procesu. Vispirms īpaši īsa oglekļa šķiedra un sveķi, kas sajaukti ar noteiktu preprega daudzumu, tiek iesmērēti karstās presēšanas tvertnē. Pēc tam to sacietē un formē 120–180 °C temperatūrā un 0,5–1,5 MPa spiedienā. Šis process var efektīvi izvadīt gaisa burbuļus no kompozītmateriāla, lai nodrošinātu produktu blīvumu un augstu veiktspēju.

Tehnoloģija un procesi īpaši īsas oglekļa šķiedras pielietošanai autobūves nozarē

Pielietojot īpaši īsu oglekļa šķiedru automobiļu detaļām, galvenā uzmanība tiek pievērsta tās saderības uzlabošanai ar pamatmateriālu. Pievienojot īpašus saderības veicinātājus, tiek uzlabota starpfāžu saķere starp oglekļa šķiedrām un pamatmateriāliem (piemēram,polipropilēnsutt.) var palielināt par aptuveni 40 %. Vienlaikus, lai uzlabotu tā veiktspēju sarežģītās sprieguma vidēs, tiek izmantota šķiedru orientācijas dizaina tehnoloģija, lai pielāgotu šķiedru izlīdzināšanas virzienu atbilstoši sprieguma virzienam uz detaļas.

Iesmidzināšanas formēšanas procesu bieži izmanto tādu detaļu kā automašīnu motora pārsegu ražošanā. Īpaši īsas oglekļa šķiedras sajauc ar plastmasas daļiņām un pēc tam augstā temperatūrā un spiedienā ievada veidnes dobumā. Iesmidzināšanas temperatūra parasti ir 200–280 ℃, iesmidzināšanas spiediens ir 50–150 MPa. Šis process ļauj ātri formēt sarežģītas formas detaļas un nodrošināt vienmērīgu oglekļa šķiedru sadalījumu izstrādājumos.

Ultraīsas oglekļa šķiedras pielietojuma tehnoloģija un process elektronikas jomā

Elektroniskās siltuma izkliedes jomā īpaši īsu oglekļa šķiedru siltumvadītspējas izmantošana ir ļoti svarīga. Optimizējot oglekļa šķiedras grafitizācijas pakāpi, tās siltumvadītspēju var palielināt līdz vairāk nekā 1000 W/(mK). Tikmēr, lai nodrošinātu labu kontaktu ar elektroniskajiem komponentiem, virsmas metalizācijas tehnoloģijas, piemēram, ķīmiskā niķelēšana, var samazināt oglekļa šķiedras virsmas pretestību par vairāk nekā 80%.

Pulvermetalurģijas procesu var izmantot datoru procesoru radiatoru ražošanā. Īpaši īsa oglekļa šķiedra tiek sajaukta ar metāla pulveri (piemēram, vara pulveri) un saķepināta augstā temperatūrā un spiedienā. Saķepināšanas temperatūra parasti ir 500–900 °C, un spiediens ir 20–50 MPa. Šis process ļauj oglekļa šķiedrai veidot labu siltuma vadīšanas kanālu ar metālu un uzlabo siltuma izkliedes efektivitāti.

No kosmosa līdz autobūves un elektronikas rūpniecībai, pateicoties nepārtrauktai tehnoloģiju inovācijai un procesu optimizācijai, īpaši īssoglekļa šķiedraspīdēs vairākās jomās, ienesot spēcīgāku spēku mūsdienu zinātnē, tehnoloģijās un rūpnieciskajā attīstībā.