Во денешната ера на брз технолошки напредок, композитите од јаглеродни влакна се здобиваат со популарност во широк спектар на области поради нивните супериорни перформанси. Од висококвалитетни апликации во воздухопловството до секојдневните потреби за спортска опрема, композитите од јаглеродни влакна покажаа голем потенцијал. Сепак, за да се подготват високо-перформансни композити од јаглеродни влакна, активацискиот третман најаглеродни влакнае клучен чекор.
Слика од површински електронски микроскоп од јаглеродни влакна
Јаглеродните влакна, високо-перформансен влакнест материјал, имаат многу привлечни својства. Тие се составени главно од јаглерод и имаат издолжена филаментарна структура. Од гледна точка на површинската структура, површината на јаглеродните влакна е релативно мазна и има помалку активни функционални групи. Ова се должи на фактот дека за време на подготовката на јаглеродните влакна, карбонизацијата на висока температура и другите третмани ја прават површината на јаглеродните влакна да биде поинертна. Ова површинско својство носи низа предизвици за подготовка на композити од јаглеродни влакна.
Мазната површина ја прави врската помеѓу јаглеродните влакна и матричниот материјал слаба. При подготовката на композити, тешко е матричниот материјал да формира силна врска на површината најаглеродни влакна, што влијае на целокупните перформанси на композитниот материјал. Второ, недостатокот на активни функционални групи ја ограничува хемиската реакција помеѓу јаглеродните влакна и матричните материјали. Ова го прави меѓуфазното поврзување помеѓу двете главно да се потпира на физички ефекти, како што се механичко вградување итн., што честопати не е доволно стабилно и е склоно кон одвојување кога е изложено на надворешни сили.
Шематски дијаграм на меѓуслојно зајакнување на ткаенина од јаглеродни влакна со јаглеродни наноцевки
За да се решат овие проблеми, станува неопходен активациски третман на јаглеродни влакна.јаглеродни влакнапокажуваат значајни промени во неколку аспекти.
Активацискиот третман ја зголемува површинската грубост на јаглеродните влакна. Преку хемиска оксидација, плазма третман и други методи, на површината на јаглеродните влакна може да се врежат мали вдлабнатини и жлебови, правејќи ја површината груба. Оваа груба површина ја зголемува контактната површина помеѓу јаглеродните влакна и материјалот на подлогата, што ја подобрува механичката врска помеѓу нив. Кога материјалот на матрицата е врзан за јаглеродните влакна, тој е подобро способен да се вгради во овие груби структури, формирајќи посилна врска.
Активацискиот третман може да внесе изобилство од реактивни функционални групи на површината на јаглеродните влакна. Овие функционални групи можат хемиски да реагираат со соодветните функционални групи во матричниот материјал за да формираат хемиски врски. На пример, оксидацискиот третман може да внесе хидроксилни групи, карбоксилни групи и други функционални групи на површината на јаглеродните влакна, кои можат да реагираат соепоксиднагрупи во матрицата на смолата и така натаму за да формираат ковалентни врски. Јачината на ова хемиско поврзување е многу поголема од онаа на физичкото поврзување, што значително ја подобрува јачината на меѓуфазното поврзување помеѓу јаглеродните влакна и материјалот на матрицата.
Површинската енергија на активираните јаглеродни влакна исто така значително се зголемува. Зголемувањето на површинската енергија го олеснува навлажнувањето на јаглеродните влакна од матричниот материјал, со што се олеснува ширењето и пенетрацијата на матричниот материјал на површината на јаглеродните влакна. Во процесот на подготовка на композити, матричниот материјал може да биде порамномерно распределен околу јаглеродните влакна за да формира погуста структура. Ова не само што ги подобрува механичките својства на композитниот материјал, туку ги подобрува и неговите други својства, како што се отпорноста на корозија и термичката стабилност.
Активните јаглеродни влакна имаат повеќекратни предности за подготовка на композити од јаглеродни влакна.
Во однос на механичките својства, силата на меѓуфазното поврзување помеѓу активиранитејаглеродни влакнаи материјалот на матрицата е значително подобрен, што им овозможува на композитите подобро да ги пренесуваат напрегањата кога се изложени на надворешни сили. Ова значи дека механичките својства на композитите, како што се цврстината и модулот, се значително подобрени. На пример, во воздухопловната област, која бара екстремно високи механички својства, деловите од авиони направени со композити од активни јаглеродни влакна се способни да издржат поголеми оптоварувања при лет и да ја подобрат безбедноста и сигурноста на авионите. Во областа на спортската опрема, како што се рамки за велосипеди, палки за голф итн., композитите од активни јаглеродни влакна можат да обезбедат подобра цврстина и цврстина, а воедно да ја намалат тежината и да го подобрат искуството на спортистите.
Во однос на отпорноста на корозија, поради воведувањето на реактивни функционални групи на површината на влакната од активен јаглен, овие функционални групи можат да формираат постабилно хемиско поврзување со матричниот материјал, со што се подобрува отпорноста на корозија на композитите. Во некои сурови услови на животната средина, како што се морската средина, хемиската индустрија итн., активираниоткомпозити од јаглеродни влакнаможат подобро да се спротивстават на ерозијата на корозивните медиуми и да го продолжат работниот век. Ова е од големо значење за одредена опрема и конструкции што се користат во сурови средини долго време.
Во однос на термичката стабилност, доброто меѓуфазно поврзување помеѓу активираните јаглеродни влакна и матричниот материјал може да ја подобри термичката стабилност на композитите. Во услови на висока температура, композитите можат да одржат подобри механички својства и димензионална стабилност, а се помалку склони кон деформација и оштетување. Ова им овозможува на композитите од активирани јаглеродни влакна широка примена во апликации со висока температура, како што се делови за автомобилски мотори и делови за топли делови за авионски мотори.
Во однос на перформансите на обработка, влакната од активен јаглен имаат зголемена површинска активност и подобра компатибилност со матричниот материјал. Ова го олеснува инфилтрирањето и стврднувањето на матричниот материјал на површината на јаглеродните влакна за време на подготовката на композитниот материјал, со што се подобрува ефикасноста на обработката и квалитетот на производот. Во исто време, подобрена е и можноста за дизајнирање на композитите од активен јаглен, што им овозможува да се прилагодат за различни апликации и да ги задоволат различните сложени инженерски барања.
Затоа, активирачкиот третман најаглеродни влакнае клучна алка во подготовката на високо-перформансни композити од јаглеродни влакна. Преку активацискиот третман, површинската структура на јаглеродните влакна може да се подобри за да се зголеми грубоста на површината, да се воведат активни функционални групи и да се подобри површинската енергија, со цел да се подобри меѓуфазната цврстина на сврзување помеѓу јаглеродните влакна и матричниот материјал, и да се постават темелите за подготовка на композити од јаглеродни влакна со одлични механички својства, отпорност на корозија, термичка стабилност и перформанси на обработка. Со континуираниот напредок на науката и технологијата, се верува дека технологијата за активирање на јаглеродни влакна ќе продолжи да иновира и да се развива, обезбедувајќи посилна поддршка за широка примена на композитите од јаглеродни влакна.
Шангај Орисен Нови Материјални Технолошки Ко., ООД
М: +86 18683776368 (исто така и WhatsApp)
Т:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Адреса: бр. 398 Нов Зелен Пат, Град Синбанг, Дистрикт Сонгѓанг, Шангај
Време на објавување: 04.09.2024