Dalam era kemajuan teknologi yang pesat pada masa kini, komposit gentian karbon sedang mencipta nama dalam pelbagai bidang kerana prestasinya yang unggul. Daripada aplikasi mewah dalam aeroangkasa hinggalah kepada keperluan harian barangan sukan, komposit gentian karbon telah menunjukkan potensi yang besar. Walau bagaimanapun, untuk menyediakan komposit gentian karbon berprestasi tinggi, rawatan pengaktifangentian karbonmerupakan langkah yang penting.
Gambar mikroskop elektron permukaan gentian karbon
Serat karbon, bahan serat berprestasi tinggi, mempunyai banyak sifat yang menarik. Ia terutamanya terdiri daripada karbon dan mempunyai struktur filamen yang memanjang. Dari sudut pandangan struktur permukaan, permukaan serat karbon agak licin dan mempunyai lebih sedikit kumpulan berfungsi aktif. Ini disebabkan oleh fakta bahawa semasa penyediaan serat karbon, pengkarbonan suhu tinggi dan rawatan lain menjadikan permukaan serat karbon menunjukkan keadaan yang lebih lengai. Sifat permukaan ini membawa beberapa cabaran kepada penyediaan komposit serat karbon.
Permukaan yang licin menjadikan ikatan antara gentian karbon dan bahan matriks lemah. Dalam penyediaan komposit, adalah sukar bagi bahan matriks untuk membentuk ikatan yang kuat pada permukaangentian karbon, yang menjejaskan prestasi keseluruhan bahan komposit. Kedua, kekurangan kumpulan berfungsi aktif mengehadkan tindak balas kimia antara gentian karbon dan bahan matriks. Ini menjadikan ikatan antara muka antara kedua-duanya bergantung terutamanya pada kesan fizikal, seperti pembenaman mekanikal, dsb., yang selalunya tidak cukup stabil dan terdedah kepada pemisahan apabila tertakluk kepada daya luaran.
Gambarajah skematik tetulang antara lapisan kain gentian karbon oleh nanotube karbon
Untuk menyelesaikan masalah ini, rawatan pengaktifan gentian karbon menjadi perlu. Diaktifkangentian karbonmenunjukkan perubahan yang ketara dalam beberapa aspek.
Rawatan pengaktifan meningkatkan kekasaran permukaan gentian karbon. Melalui pengoksidaan kimia, rawatan plasma dan kaedah lain, lubang dan alur kecil boleh diukir pada permukaan gentian karbon, menjadikan permukaan kasar. Permukaan kasar ini meningkatkan luas sentuhan antara gentian karbon dan bahan substrat, yang meningkatkan ikatan mekanikal antara kedua-duanya. Apabila bahan matriks terikat pada gentian karbon, ia lebih berupaya membenamkan dirinya ke dalam struktur kasar ini, membentuk ikatan yang lebih kuat.
Rawatan pengaktifan boleh memperkenalkan banyak kumpulan berfungsi reaktif pada permukaan gentian karbon. Kumpulan berfungsi ini boleh bertindak balas secara kimia dengan kumpulan berfungsi yang sepadan dalam bahan matriks untuk membentuk ikatan kimia. Contohnya, rawatan pengoksidaan boleh memperkenalkan kumpulan hidroksil, kumpulan karboksil dan kumpulan berfungsi lain pada permukaan gentian karbon, yang boleh bertindak balas denganepoksikumpulan dalam matriks resin dan sebagainya untuk membentuk ikatan kovalen. Kekuatan ikatan kimia ini jauh lebih tinggi daripada ikatan fizikal, yang meningkatkan kekuatan ikatan antara muka antara gentian karbon dan bahan matriks dengan ketara.
Tenaga permukaan gentian karbon teraktif juga meningkat dengan ketara. Peningkatan tenaga permukaan memudahkan gentian karbon dibasahi oleh bahan matriks, sekali gus memudahkan penyebaran dan penembusan bahan matriks pada permukaan gentian karbon. Dalam proses penyediaan komposit, bahan matriks boleh diagihkan dengan lebih sekata di sekeliling gentian karbon untuk membentuk struktur yang lebih padat. Ini bukan sahaja meningkatkan sifat mekanikal bahan komposit, tetapi juga meningkatkan sifat-sifatnya yang lain, seperti rintangan kakisan dan kestabilan terma.
Gentian karbon teraktif mempunyai pelbagai kelebihan untuk penyediaan komposit gentian karbon.
Dari segi sifat mekanikal, kekuatan ikatan antara muka antara bahan yang diaktifkangentian karbondan bahan matriks telah dipertingkatkan dengan ketara, yang membolehkan komposit memindahkan tekanan dengan lebih baik apabila terdedah kepada daya luaran. Ini bermakna sifat mekanikal komposit seperti kekuatan dan modulus telah dipertingkatkan dengan ketara. Contohnya, dalam bidang aeroangkasa, yang memerlukan sifat mekanikal yang sangat tinggi, bahagian pesawat yang diperbuat daripada komposit gentian karbon teraktif mampu menahan beban penerbangan yang lebih besar dan meningkatkan keselamatan dan kebolehpercayaan pesawat. Dalam bidang barangan sukan, seperti rangka basikal, kayu golf, dsb., komposit gentian karbon teraktif dapat memberikan kekuatan dan kekakuan yang lebih baik, sambil mengurangkan berat badan dan meningkatkan pengalaman atlet.
Dari segi rintangan kakisan, disebabkan oleh pengenalan kumpulan berfungsi reaktif pada permukaan gentian karbon diaktifkan, kumpulan berfungsi ini boleh membentuk ikatan kimia yang lebih stabil dengan bahan matriks, sekali gus meningkatkan rintangan kakisan komposit. Dalam beberapa keadaan persekitaran yang keras, seperti persekitaran marin, industri kimia, dan sebagainya, bahan yang diaktifkankomposit gentian karbonboleh menahan hakisan media menghakis dengan lebih baik dan memanjangkan hayat perkhidmatan. Ini amat penting untuk sesetengah peralatan dan struktur yang digunakan dalam persekitaran yang keras untuk jangka masa yang lama.
Dari segi kestabilan terma, ikatan antara muka yang baik antara gentian karbon teraktif dan bahan matriks dapat meningkatkan kestabilan terma komposit. Di bawah persekitaran suhu tinggi, komposit dapat mengekalkan sifat mekanikal dan kestabilan dimensi yang lebih baik, dan kurang terdedah kepada ubah bentuk dan kerosakan. Ini menjadikan komposit gentian karbon teraktif mempunyai prospek aplikasi yang luas dalam aplikasi suhu tinggi, seperti bahagian enjin automotif dan bahagian hujung panas enjin penerbangan.
Dari segi prestasi pemprosesan, gentian karbon teraktif telah meningkatkan aktiviti permukaan dan keserasian yang lebih baik dengan bahan matriks. Ini memudahkan bahan matriks menyusup dan mengeras pada permukaan gentian karbon semasa penyediaan bahan komposit, sekali gus meningkatkan kecekapan pemprosesan dan kualiti produk. Pada masa yang sama, kebolehreka bentuk komposit gentian karbon teraktif juga dipertingkatkan, membolehkannya disesuaikan untuk aplikasi yang berbeza dan memenuhi pelbagai keperluan kejuruteraan yang kompleks.
Oleh itu, rawatan pengaktifangentian karbonmerupakan penghubung utama dalam penyediaan komposit gentian karbon berprestasi tinggi. Melalui rawatan pengaktifan, struktur permukaan gentian karbon dapat diperbaiki untuk meningkatkan kekasaran permukaan, memperkenalkan kumpulan berfungsi aktif, dan meningkatkan tenaga permukaan, sehingga dapat meningkatkan kekuatan ikatan antara muka antara gentian karbon dan bahan matriks, dan meletakkan asas untuk penyediaan komposit gentian karbon dengan sifat mekanikal, ketahanan kakisan, kestabilan haba dan prestasi pemprosesan yang sangat baik. Dengan kemajuan sains dan teknologi yang berterusan, dipercayai bahawa teknologi pengaktifan gentian karbon akan terus berinovasi dan berkembang, memberikan sokongan yang lebih kuat untuk aplikasi komposit gentian karbon yang luas.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd.
M: +86 18683776368 (juga whatsapp)
T:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Alamat: NO.398 Jalan Hijau Baru Bandar Xinbang Daerah Songjiang, Shanghai
Masa siaran: 04-Sep-2024