Примена ултракратких угљеничних влакана

Као кључни члан области напредних композита, ултракратка угљенична влакна, са својим јединственим својствима, изазвала су широку пажњу у многим индустријским и технолошким областима. Она пружају потпуно ново решење за високоперформансне материјале, а дубинско разумевање њихових технологија и процеса примене је неопходно за подстицање развоја сродних индустрија.

Електронске микрографије ултракратких угљеничних влакана

Типично, дужина ултракратких угљеничних влакана је између 0,1 – 5 мм, а њихова густина је ниска, 1,7 – 2 г/цм³. Са ниском густином од 1,7 – 2,2 г/цм³, затезном чврстоћом од 3000 – 7000 МПа и модулом еластичности од 200 – 700 ГПа, ова одлична механичка својства чине основу за његову употребу у носећим конструкцијама. Поред тога, има одличну отпорност на високе температуре и може да издржи високе температуре преко 2000°C у неоксидујућој атмосфери.

Технологија примене и процес ултракратких угљеничних влакана у ваздухопловној области

У ваздухопловној области, ултракратка угљенична влакна се углавном користе за ојачавањесмоламатрични композити. Кључ технологије је да се угљенична влакна равномерно диспергују у смолној матрици. На пример, усвајање ултразвучне технологије дисперзије може ефикасно прекинути феномен агломерације угљеничних влакана, тако да коефицијент дисперзије достигне више од 90%, осигуравајући конзистентност својстава материјала. Истовремено, употреба технологије обраде површине влакана, као што је употребасредство за спајањетретман, може учинитиугљенична влакнаи чврстоћа везе између смоле повећана је за 30% – 50%.

У производњи крила авиона и других структурних компоненти, користи се поступак врућег пресовања. Прво, ултракратка угљенична влакна и смола помешани са одређеним пропорцијама препрега, наносе се у резервоар за вруће пресовање. Затим се стврдњава и обликује на температури од 120 – 180°C и притиску од 0,5 – 1,5 MPa. Овај поступак може ефикасно испустити мехуриће ваздуха из композитног материјала како би се осигурала густина и високе перформансе производа.

Технологија и процеси за примену ултракратких угљеничних влакана у аутомобилској индустрији

Приликом примене ултракратких угљеничних влакана на аутомобилске делове, фокус је на побољшању њихове компатибилности са основним материјалом. Додавањем специфичних компатибилизатора, повећава се међуповршинска адхезија између угљеничних влакана и основних материјала (нпр.полипропилен, итд.) може се повећати за око 40%. Истовремено, како би се побољшале његове перформансе у сложеним окружењима напрезања, користи се технологија дизајна оријентације влакана за подешавање правца поравнања влакана према правцу напрезања на делу.

Процес бризгања се често користи у производњи делова као што су хаубе аутомобила. Ултракратка угљенична влакна се мешају са пластичним честицама, а затим се убризгавају у шупљину калупа под високим притиском и температуром. Температура убризгавања је генерално 200 – 280 ℃, а притисак убризгавања је 50 – 150 MPa. Овај процес омогућава брзо обликовање сложених обликованих делова и обезбеђује равномерну расподелу угљеничних влакана у производима.

Технологија и процес примене ултракратких угљеничних влакана у области електронике

У области електронског одвођења топлоте, коришћење топлотне проводљивости ултракратких угљеничних влакана је кључно. Оптимизацијом степена графитизације угљеничних влакана, њихова топлотна проводљивост може се повећати на више од 1000 W/(mK). У међувремену, како би се осигурао добар контакт са електронским компонентама, технологија површинске метализације, као што је хемијско никловање, може смањити површински отпор угљеничних влакана за више од 80%.

Процес металургије праха може се користити у производњи хладњака за рачунарске процесоре. Ултракратка угљенична влакна се мешају са металним прахом (нпр. бакарним прахом) и синтерују под високом температуром и притиском. Температура синтеровања је генерално 500 – 900°C, а притисак је 20 – 50 MPa. Овај процес омогућава угљеничним влакнима да формирају добар канал за проводљивост топлоте са металом и побољшава ефикасност одвођења топлоте.

Од ваздухопловне, преко аутомобилске индустрије, до електронике, уз континуиране иновације технологије и оптимизацију процеса, ултракратки...угљенична влакнасијаће у више области, уносећи снажнију снагу у модерну науку и технологију и индустријски развој.