У данашњој ери брзог технолошког напретка, композити од угљеничних влакана стекли су име у широком спектру области захваљујући својим врхунским перформансама. Од врхунских примена у ваздухопловству до свакодневних потреба спортске робе, композити од угљеничних влакана показали су велики потенцијал. Међутим, за припрему високоперформансних композита од угљеничних влакана, потребан је активациони третман...угљенична влакнаје пресудан корак.
Слика електронског микроскопа површине угљеничних влакана
Угљенична влакна, високоперформансни влакнасти материјал, имају многа убедљива својства. Углавном се састоје од угљеника и имају издужену филаментну структуру. Са становишта површинске структуре, површина угљеничних влакана је релативно глатка и има мање активних функционалних група. То је због чињенице да током припреме угљеничних влакана, карбонизација на високим температурама и други третмани чине површину угљеничних влакана инертнијим стањем. Ово површинско својство доноси низ изазова у припреми композита од угљеничних влакана.
Глатка површина слаби везу између угљеничних влакана и матричног материјала. Приликом припреме композита, матричном материјалу је тешко да формира јаку везу на површини...угљенична влакна, што утиче на укупне перформансе композитног материјала. Друго, недостатак активних функционалних група ограничава хемијску реакцију између угљеничних влакана и матричних материјала. Због тога се међуповршинско везивање између њих углавном ослања на физичке ефекте, као што је механичко уграђивање итд., што често није довољно стабилно и склоно је раздвајању када је изложено спољним силама.
Шематски дијаграм међуслојног ојачања тканине од угљеничних влакана угљеничним наноцевчицама
Да би се решили ови проблеми, неопходна је активациона обрада угљеничних влакана. Активираноугљенична влакнапоказују значајне промене у неколико аспеката.
Активациона обрада повећава храпавост површине угљеничних влакана. Хемијском оксидацијом, плазма обрадом и другим методама, ситне јамице и жлебови могу се урезати у површину угљеничних влакана, чинећи површину храпавом. Ова храпава површина повећава контактну површину између угљеничних влакана и материјала подлоге, што побољшава механичку везу између њих. Када се матрични материјал споји са угљеничним влакном, боље се може уградити у ове храпаве структуре, формирајући јачу везу.
Активациони третман може увести обиље реактивних функционалних група на површину угљеничних влакана. Ове функционалне групе могу хемијски реаговати са одговарајућим функционалним групама у матричном материјалу и формирати хемијске везе. На пример, оксидациони третман може увести хидроксилне групе, карбоксилне групе и друге функционалне групе на површину угљеничних влакана, које могу реаговати са...епоксидгрупе у матрици смоле и тако даље да би се формирале ковалентне везе. Јачина ове хемијске везе је много већа од физичке везе, што значајно побољшава чврстоћу међуповршинске везе између угљеничних влакана и материјала матрице.
Површинска енергија активног угљеничног влакна такође се значајно повећава. Повећање површинске енергије олакшава квашење угљеничних влакана матричним материјалом, чиме се олакшава ширење и продирање матричног материјала на површину угљеничних влакана. У процесу припреме композита, матрични материјал може бити равномерније распоређен око угљеничних влакана како би се формирала гушћа структура. Ово не само да побољшава механичка својства композитног материјала, већ побољшава и његова друга својства, као што су отпорност на корозију и термичка стабилност.
Активна угљена влакна имају вишеструке предности за припрему композита од угљеничних влакана.
Што се тиче механичких својстава, чврстоћа међуповршинске везе између активиранихугљенична влакнаи материјал матрице је знатно побољшан, што омогућава композитима да боље преносе напрезања када су изложени спољним силама. То значи да су механичка својства композита, као што су чврстоћа и модул, значајно побољшана. На пример, у области ваздухопловства, која захтева изузетно високе механичке особине, делови авиона направљени од композита од активних угљеничних влакана могу да издрже већа оптерећења у лету и побољшају безбедност и поузданост авиона. У области спортске опреме, као што су оквири за бицикле, палице за голф итд., композити од активних угљеничних влакана могу да обезбеде бољу чврстоћу и крутост, уз смањење тежине и побољшање искуства спортиста.
Што се тиче отпорности на корозију, због увођења реактивних функционалних група на површину влакана активног угља, ове функционалне групе могу формирати стабилније хемијске везе са матричним материјалом, чиме се побољшава отпорност композита на корозију. У неким тешким условима околине, као што су морска средина, хемијска индустрија итд., активирани...композити од угљеничних влаканаможе боље да одоли ерозији корозивних медија и продужи век трајања. Ово је од великог значаја за неку опрему и конструкције које се користе у тешким условима дуже време.
Што се тиче термичке стабилности, добра међуповршинска веза између влакана активног угља и матричног материјала може побољшати термичку стабилност композита. У условима високе температуре, композити могу одржати боља механичка својства и димензионалну стабилност, и мање су склони деформацијама и оштећењима. Због тога композити од влакана активног угља имају широке могућности примене у апликацијама на високим температурама, као што су делови аутомобилских мотора и делови врућих делова авионских мотора.
Што се тиче перформанси обраде, влакна активног угља имају повећану површинску активност и бољу компатибилност са матричним материјалом. Ово олакшава матричном материјалу да се инфилтрира и очврсне на површини угљеничних влакана током припреме композитног материјала, чиме се побољшава ефикасност обраде и квалитет производа. Истовремено, побољшана је и могућност пројектовања композита од влакана активног угља, што им омогућава да се прилагоде различитим применама и да испуне разне сложене инжењерске захтеве.
Стога, активациони третманугљенична влакнаје кључна карика у припреми високоперформансних композита од угљеничних влакана. Кроз третман активације, површинска структура угљеничних влакана може се побољшати како би се повећала храпавост површине, увеле активне функционалне групе и побољшала површинска енергија, како би се побољшала чврстоћа међуповршинских веза између угљеничних влакана и матричног материјала и поставила основа за припрему композита од угљеничних влакана са одличним механичким својствима, отпорношћу на корозију, термичком стабилношћу и перформансама обраде. Са континуираним напретком науке и технологије, верује се да ће технологија активације угљеничних влакана наставити да се иновира и развија, пружајући снажнију подршку за широку примену композита од угљеничних влакана.
Шангај Орисен технологија нових материјала, д.о.о.
М: +86 18683776368 (такође WhatsApp)
Тел: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Адреса: бр. 398 Нови зелени пут, град Синбанг, округ Сонгђанг, Шангај
Време објаве: 04.09.2024.