Sa panahon ngayon ng mabilis na pagsulong ng teknolohiya, ang mga carbon fiber composite ay gumagawa ng pangalan para sa kanilang sarili sa iba't ibang larangan dahil sa kanilang mahusay na pagganap. Mula sa mga high-end na aplikasyon sa aerospace hanggang sa pang-araw-araw na pangangailangan ng mga gamit pang-isports, ang mga carbon fiber composite ay nagpakita ng malaking potensyal. Gayunpaman, upang maghanda ng mga high-performance na carbon fiber composite, ang activation treatment ngmga hibla ng karbonay isang mahalagang hakbang.
Larawan ng mikroskopyo ng elektron sa ibabaw ng carbon fiber
Ang carbon fiber, isang materyal na hibla na may mataas na pagganap, ay may maraming kaakit-akit na katangian. Ito ay pangunahing binubuo ng carbon at may pahabang istrukturang filamentary. Mula sa pananaw ng istruktura ng ibabaw, ang ibabaw ng carbon fiber ay medyo makinis at may mas kaunting aktibong functional groups. Ito ay dahil sa katotohanan na sa panahon ng paghahanda ng mga carbon fiber, ang high-temperature carbonization at iba pang mga paggamot ay ginagawang mas inert ang ibabaw ng mga carbon fiber. Ang katangiang ito sa ibabaw ay nagdudulot ng isang serye ng mga hamon sa paghahanda ng mga carbon fiber composites.
Ang makinis na ibabaw ay nagpapahina sa pagkakabit sa pagitan ng carbon fiber at materyal ng matrix. Sa paghahanda ng mga composite, mahirap para sa materyal ng matrix na bumuo ng isang malakas na pagkakabit sa ibabaw nghibla ng karbon, na nakakaapekto sa pangkalahatang pagganap ng composite material. Pangalawa, ang kakulangan ng mga aktibong functional group ay naglilimita sa kemikal na reaksyon sa pagitan ng mga carbon fiber at mga materyales ng matrix. Dahil dito, ang interfacial bonding sa pagitan ng dalawa ay pangunahing umaasa sa mga pisikal na epekto, tulad ng mechanical embedding, atbp., na kadalasang hindi sapat na matatag at madaling mahiwalay kapag napailalim sa mga panlabas na puwersa.
Diagram ng eskematiko ng pampalakas na interlayer ng tela ng carbon fiber gamit ang mga carbon nanotube
Upang malutas ang mga problemang ito, kinakailangan ang activation treatment ng mga carbon fiber.mga hibla ng karbonnagpapakita ng mga makabuluhang pagbabago sa ilang aspeto.
Pinapataas ng activation treatment ang surface roughness ng mga carbon fiber. Sa pamamagitan ng chemical oxidation, plasma treatment at iba pang mga pamamaraan, maaaring ukitin ang maliliit na hukay at uka sa ibabaw ng mga carbon fiber, na ginagawang magaspang ang ibabaw. Pinapataas ng magaspang na ibabaw na ito ang contact area sa pagitan ng carbon fiber at ng substrate material, na nagpapabuti sa mechanical bond sa pagitan ng dalawa. Kapag ang matrix material ay nakadikit sa carbon fiber, mas nagagawa nitong i-embed ang sarili nito sa mga magaspang na istrukturang ito, na bumubuo ng mas matibay na bond.
Ang activation treatment ay maaaring magpakilala ng maraming reactive functional groups sa ibabaw ng carbon fiber. Ang mga functional group na ito ay maaaring kemikal na mag-react sa mga katumbas na functional groups sa matrix material upang bumuo ng mga chemical bond. Halimbawa, ang oxidation treatment ay maaaring magpakilala ng mga hydroxyl groups, carboxyl groups at iba pang functional groups sa ibabaw ng carbon fibers, na maaaring mag-react saepoksimga grupo sa resin matrix at iba pa upang bumuo ng mga covalent bond. Ang lakas ng chemical bonding na ito ay mas mataas kaysa sa physical bonding, na lubos na nagpapabuti sa lakas ng interfacial bonding sa pagitan ng carbon fiber at ng matrix material.
Ang enerhiya sa ibabaw ng activated carbon fiber ay tumataas din nang malaki. Ang pagtaas ng enerhiya sa ibabaw ay ginagawang mas madali para sa carbon fiber na mabasa ng materyal ng matrix, kaya pinapadali ang pagkalat at pagtagos ng materyal ng matrix sa ibabaw ng carbon fiber. Sa proseso ng paghahanda ng mga composite, ang materyal ng matrix ay maaaring mas pantay na maipamahagi sa paligid ng mga carbon fiber upang bumuo ng isang mas siksik na istraktura. Hindi lamang nito pinapabuti ang mga mekanikal na katangian ng materyal ng composite, kundi pinapabuti rin ang iba pang mga katangian nito, tulad ng resistensya sa kalawang at katatagan ng init.
Ang mga activated carbon fiber ay may maraming bentahe para sa paghahanda ng mga carbon fiber composite.
Sa mga tuntunin ng mekanikal na katangian, ang lakas ng interfacial bonding sa pagitan ng mga na-activatemga hibla ng karbonat ang materyal ng matrix ay lubos na napabuti, na nagbibigay-daan sa mga composite na mas mahusay na mailipat ang mga stress kapag napapailalim sa mga panlabas na puwersa. Nangangahulugan ito na ang mga mekanikal na katangian ng mga composite tulad ng lakas at modulus ay lubos na napabuti. Halimbawa, sa larangan ng aerospace, na nangangailangan ng napakataas na mekanikal na katangian, ang mga bahagi ng sasakyang panghimpapawid na gawa sa mga activated carbon fiber composites ay kayang tiisin ang mas malalaking flight load at mapabuti ang kaligtasan at pagiging maaasahan ng sasakyang panghimpapawid. Sa larangan ng mga gamit pang-isports, tulad ng mga frame ng bisikleta, golf club, atbp., ang mga activated carbon fiber composites ay maaaring magbigay ng mas mahusay na lakas at higpit, habang binabawasan ang timbang at pinapabuti ang karanasan ng mga atleta.
Sa usapin ng resistensya sa kalawang, dahil sa pagpapakilala ng mga reactive functional group sa ibabaw ng mga activated carbon fiber, ang mga functional group na ito ay maaaring bumuo ng mas matatag na chemical bonding sa matrix material, kaya pinapabuti ang resistensya sa kalawang ng mga composite. Sa ilang malupit na kondisyon sa kapaligiran, tulad ng kapaligirang dagat, industriya ng kemikal, atbp., ang mga activated...mga composite ng carbon fibermas makakapaglaban sa pagguho ng mga kinakaing unti-unting materyales at makakapagpahaba ng buhay ng serbisyo. Ito ay may malaking kahalagahan para sa ilang kagamitan at istruktura na ginagamit sa malupit na kapaligiran sa loob ng mahabang panahon.
Sa usapin ng thermal stability, ang mahusay na interfacial bonding sa pagitan ng activated carbon fiber at matrix material ay maaaring mapabuti ang thermal stability ng mga composite. Sa ilalim ng mataas na temperaturang kapaligiran, ang mga composite ay maaaring mapanatili ang mas mahusay na mekanikal na katangian at dimensional stability, at hindi gaanong madaling kapitan ng deformation at pinsala. Dahil dito, ang mga activated carbon fiber composite ay may malawak na posibilidad ng aplikasyon sa mga aplikasyon na may mataas na temperatura, tulad ng mga bahagi ng makina ng sasakyan at mga hot end na bahagi ng makina ng abyasyon.
Sa usapin ng pagganap sa pagproseso, ang mga activated carbon fiber ay nagkaroon ng mas mataas na aktibidad sa ibabaw at mas mahusay na pagiging tugma sa materyal ng matrix. Ginagawa nitong mas madali para sa materyal ng matrix na makapasok at tumuyo sa ibabaw ng carbon fiber habang inihahanda ang composite material, kaya pinapabuti ang kahusayan sa pagproseso at kalidad ng produkto. Kasabay nito, pinahuhusay din ang kakayahang idisenyo ng mga activated carbon fiber composite, na nagpapahintulot sa mga ito na ipasadya para sa iba't ibang aplikasyon at matugunan ang iba't ibang kumplikadong mga kinakailangan sa inhinyeriya.
Samakatuwid, ang paggamot sa pagpapagana ngmga hibla ng karbonay isang mahalagang kawing sa paghahanda ng mga high-performance carbon fiber composites. Sa pamamagitan ng activation treatment, maaaring mapabuti ang surface structure ng carbon fiber upang mapataas ang surface roughness, magpakilala ng mga active functional group, at mapabuti ang surface energy, upang mapabuti ang interfacial bonding strength sa pagitan ng carbon fiber at matrix material, at mailatag ang pundasyon para sa paghahanda ng mga carbon fiber composites na may mahusay na mechanical properties, corrosion resistance, thermal stability at processing performance. Sa patuloy na pag-unlad ng agham at teknolohiya, pinaniniwalaan na ang carbon fiber activation technology ay patuloy na magbabago at uunlad, na magbibigay ng mas matibay na suporta para sa malawakang aplikasyon ng mga carbon fiber composites.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd.
M: +86 18683776368 (pati na rin ang whatsapp)
T:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Tirahan: NO.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang District, Shanghai
Oras ng pag-post: Set-04-2024