Сверхкороткое углеродное волокно, являясь ключевым элементом в области передовых композитных материалов, благодаря своим уникальным свойствам привлекло широкое внимание во многих промышленных и технологических областях. Оно предлагает совершенно новое решение для создания высокоэффективных материалов, а глубокое понимание технологий и процессов его применения имеет важное значение для развития соответствующих отраслей.
Электронные микроснимки ультракоротких углеродных волокон
Как правило, длина ультракоротких углеродных волокон составляет от 0,1 до 5 мм, а их плотность низкая — 1,7–2 г/см³. Низкая плотность 1,7–2,2 г/см³, предел прочности на растяжение 3000–7000 МПа и модуль упругости 200–700 ГПа обеспечивают превосходные механические свойства, которые лежат в основе использования этого материала в несущих конструкциях. Кроме того, он обладает отличной термостойкостью и может выдерживать высокие температуры более 2000 °C в неокислительной атмосфере.
Технология и процесс применения сверхкороткого углеродного волокна в аэрокосмической отрасли.
В аэрокосмической отрасли сверхкороткое углеродное волокно в основном используется для армирования.смолаМатричные композиты. Ключевым моментом технологии является равномерное распределение углеродного волокна в смоляной матрице. Например, применение ультразвуковой дисперсии позволяет эффективно предотвратить агломерацию углеродного волокна, благодаря чему коэффициент дисперсии достигает более 90%, обеспечивая стабильность свойств материала. Одновременно используется технология обработки поверхности волокна, например, с помощью...связующий агентлечение может сделатьуглеродное волокноПрочность сцепления смолы на границе раздела увеличилась на 30–50%.
При изготовлении крыльев самолетов и других конструкционных элементов используется метод горячего прессования в ванне. Сначала в ванну для горячего прессования послойно загружают сверхкороткое углеродное волокно и смолу, смешанные с определенным количеством препрега. Затем проводят отверждение и формование при температуре 120–180 °C и давлении 0,5–1,5 МПа. Этот процесс позволяет эффективно удалять пузырьки воздуха из композитного материала, обеспечивая плотность и высокие эксплуатационные характеристики изделий.
Технологии и процессы применения сверхкороткого углеродного волокна в автомобильной промышленности
При использовании сверхкороткого углеродного волокна в автомобильных деталях основное внимание уделяется улучшению его совместимости с основным материалом. Путем добавления специальных компатибилизаторов улучшается межфазная адгезия между углеродными волокнами и основными материалами (например,полипропилен(и т. д.) может быть увеличено примерно на 40%. В то же время, для улучшения его характеристик в сложных условиях напряжений, используется технология проектирования ориентации волокон, позволяющая регулировать направление выравнивания волокон в соответствии с направлением напряжения на детали.
Технология литья под давлением часто используется при изготовлении таких деталей, как автомобильные капоты. Сверхкороткие углеродные волокна смешиваются с частицами пластика, а затем впрыскиваются в полость пресс-формы под высоким давлением и температурой. Температура впрыска обычно составляет 200–280 ℃, а давление впрыска — 50–150 МПа. Этот процесс позволяет быстро изготавливать детали сложной формы и обеспечивает равномерное распределение углеродных волокон в изделии.
Технология и процесс применения сверхкороткого углеродного волокна в электронике.
В области электронного теплоотвода ключевое значение имеет использование теплопроводности сверхкоротких углеродных волокон. Оптимизация степени графитизации углеродного волокна позволяет увеличить его теплопроводность до более чем 1000 Вт/(мК). При этом, для обеспечения хорошего контакта с электронными компонентами, технология металлизации поверхности, например, химическое никелирование, позволяет снизить поверхностное сопротивление углеродного волокна более чем на 80%.
Процесс порошковой металлургии может использоваться при изготовлении радиаторов для компьютерных процессоров. Сверхкороткое углеродное волокно смешивается с металлическим порошком (например, медным порошком) и спекается при высокой температуре и давлении. Температура спекания обычно составляет 500–900 °C, а давление — 20–50 МПа. Этот процесс позволяет углеродному волокну образовывать эффективный канал теплопроводности с металлом и повышает эффективность рассеивания тепла.
От аэрокосмической отрасли до автомобильной промышленности и электроники, благодаря непрерывным технологическим инновациям и оптимизации процессов, сверхкороткиеуглеродное волокнопроявит себя в большем количестве областей, придав более мощный импульс развитию современной науки и техники, а также промышленности.
Дата публикации: 20 декабря 2024 г.