Günümüzün hızlı teknolojik ilerleme çağında, karbon fiber kompozitler üstün performansları nedeniyle çok çeşitli alanlarda kendilerine bir isim yapıyorlar. Havacılıktaki üst düzey uygulamalardan spor malzemelerinin günlük ihtiyaçlarına kadar, karbon fiber kompozitler büyük bir potansiyel gösterdi. Ancak, yüksek performanslı karbon fiber kompozitleri hazırlamak için,karbon liflerkritik bir adımdır.
Karbon fiber yüzey elektron mikroskobu resmi
Yüksek performanslı bir fiber malzeme olan karbon fiber, birçok ikna edici özelliğe sahiptir. Esas olarak karbondan oluşur ve uzunlamasına bir filament yapıya sahiptir. Yüzey yapısı açısından bakıldığında, karbon fiberin yüzeyi nispeten pürüzsüzdür ve daha az aktif fonksiyonel gruba sahiptir. Bunun nedeni, karbon fiberlerin hazırlanması sırasında yüksek sıcaklıkta karbonizasyon ve diğer işlemlerin karbon fiberlerin yüzeyini daha inert bir duruma getirmesidir. Bu yüzey özelliği, karbon fiber kompozitlerin hazırlanmasında bir dizi zorluk getirir.
Pürüzsüz yüzey, karbon fiber ile matris malzemesi arasındaki bağı zayıflatır. Kompozitlerin hazırlanmasında, matris malzemesinin yüzeyde güçlü bir bağ oluşturması zordur.karbon fiber, kompozit malzemenin genel performansını etkiler. İkinci olarak, aktif fonksiyonel grupların eksikliği karbon lifleri ve matris malzemeleri arasındaki kimyasal reaksiyonu sınırlar. Bu, ikisi arasındaki arayüz bağının çoğunlukla mekanik gömme gibi fiziksel etkilere dayanmasına neden olur, bu da genellikle yeterince kararlı değildir ve dış kuvvetlere maruz kaldığında ayrılmaya eğilimlidir.
Karbon nanotüpler ile karbon fiber kumaşın ara katman takviyesinin şematik diyagramı
Bu sorunları çözmek için karbon liflerinin aktivasyon işlemi gerekli hale gelir.karbon liflerbirçok açıdan önemli değişiklikler göstermektedir.
Aktivasyon işlemi karbon fiberlerin yüzey pürüzlülüğünü artırır. Kimyasal oksidasyon, plazma işlemi ve diğer yöntemler aracılığıyla karbon fiberlerin yüzeyine küçük çukurlar ve oluklar açılabilir ve bu da yüzeyi pürüzlü hale getirir. Bu pürüzlü yüzey, karbon fiber ile alt tabaka malzemesi arasındaki temas alanını artırır ve bu da ikisi arasındaki mekanik bağı iyileştirir. Matris malzemesi karbon fibere bağlandığında, kendisini bu pürüzlü yapılara daha iyi yerleştirebilir ve daha güçlü bir bağ oluşturabilir.
Aktivasyon işlemi karbon fiberin yüzeyine bol miktarda reaktif fonksiyonel grup ekleyebilir. Bu fonksiyonel gruplar, kimyasal bağlar oluşturmak için matris malzemesindeki karşılık gelen fonksiyonel gruplarla kimyasal olarak reaksiyona girebilir. Örneğin, oksidasyon işlemi karbon fiberin yüzeyine hidroksil grupları, karboksil grupları ve diğer fonksiyonel grupları ekleyebilir ve bunlarepoksireçine matrisindeki gruplar ve benzeri kovalent bağlar oluşturur. Bu kimyasal bağın gücü fiziksel bağdan çok daha yüksektir, bu da karbon fiber ile matris malzemesi arasındaki arayüz bağ gücünü büyük ölçüde artırır.
Aktif karbon fiberin yüzey enerjisi de önemli ölçüde artar. Yüzey enerjisindeki artış, karbon fiberin matris malzemesi tarafından ıslatılmasını kolaylaştırır ve böylece matris malzemesinin karbon fiberin yüzeyine yayılması ve nüfuz etmesi kolaylaşır. Kompozit hazırlama sürecinde, matris malzemesi karbon fiberlerin etrafına daha eşit şekilde dağıtılarak daha yoğun bir yapı oluşturulabilir. Bu, yalnızca kompozit malzemenin mekanik özelliklerini iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda korozyon direnci ve termal kararlılık gibi diğer özelliklerini de iyileştirir.
Aktif karbon lifleri, karbon fiber kompozitlerin hazırlanmasında çok sayıda avantaja sahiptir.
Mekanik özellikler açısından, aktifleştirilmiş yüzeyler arasındaki arayüz bağlanma mukavemetikarbon liflerve matris malzemesi büyük ölçüde iyileştirilir, bu da kompozitlerin dış kuvvetlere maruz kaldığında gerilimleri daha iyi aktarmasını sağlar. Bu, kompozitlerin mukavemet ve modül gibi mekanik özelliklerinin önemli ölçüde iyileştirildiği anlamına gelir. Örneğin, son derece yüksek mekanik özellikler gerektiren havacılık alanında, aktif karbon fiber kompozitlerle yapılan uçak parçaları daha büyük uçuş yüklerine dayanabilir ve uçağın güvenliğini ve güvenilirliğini artırabilir. Bisiklet çerçeveleri, golf sopaları vb. gibi spor malzemeleri alanında, aktif karbon fiber kompozitler ağırlığı azaltırken ve sporcuların deneyimini iyileştirirken daha iyi mukavemet ve sertlik sağlayabilir.
Korozyon direnci açısından, aktif karbon liflerinin yüzeyine reaktif fonksiyonel grupların eklenmesi sayesinde, bu fonksiyonel gruplar matris malzemesiyle daha kararlı kimyasal bağ oluşturabilir ve böylece kompozitlerin korozyon direncini artırabilir. Deniz ortamı, kimya endüstrisi vb. gibi bazı zorlu çevre koşullarında, aktif karbonkarbon fiber kompozitleraşındırıcı ortamların aşınmasına daha iyi dayanabilir ve hizmet ömrünü uzatabilir. Bu, uzun süre zorlu ortamlarda kullanılan bazı ekipman ve yapılar için büyük önem taşır.
Termal kararlılık açısından, aktif karbon fiber ile matris malzemesi arasındaki iyi arayüz bağlanması, kompozitlerin termal kararlılığını iyileştirebilir. Yüksek sıcaklık ortamında, kompozitler daha iyi mekanik özellikler ve boyut kararlılığı koruyabilir ve deformasyona ve hasara daha az eğilimlidir. Bu, aktif karbon fiber kompozitlerin otomotiv motor parçaları ve havacılık motor sıcak uç parçaları gibi yüksek sıcaklık uygulamalarında geniş uygulama beklentilerine sahip olmasını sağlar.
İşleme performansı açısından, aktif karbon lifleri yüzey aktivitesini artırmış ve matris malzemesiyle daha iyi uyumluluğa sahiptir. Bu, kompozit malzemenin hazırlanması sırasında matris malzemesinin karbon fiberin yüzeyine nüfuz etmesini ve sertleşmesini kolaylaştırır, böylece işleme verimliliği ve ürün kalitesi iyileştirilir. Aynı zamanda, aktif karbon fiber kompozitlerinin tasarlanabilirliği de artırılır, bu da farklı uygulamalar için özelleştirilmelerine ve çeşitli karmaşık mühendislik gereksinimlerini karşılamalarına olanak tanır.
Bu nedenle, aktivasyon tedavisikarbon lifleryüksek performanslı karbon fiber kompozitlerin hazırlanmasında önemli bir bağlantıdır. Aktivasyon işlemi yoluyla, karbon fiberin yüzey yapısı, yüzey pürüzlülüğünü artırmak, aktif fonksiyonel gruplar eklemek ve yüzey enerjisini iyileştirmek için iyileştirilebilir, böylece karbon fiber ve matris malzemesi arasındaki arayüz bağlanma mukavemetini iyileştirmek ve mükemmel mekanik özelliklere, korozyon direncine, termal kararlılığa ve işleme performansına sahip karbon fiber kompozitlerin hazırlanması için temel oluşturmak. Bilim ve teknolojinin sürekli ilerlemesiyle, karbon fiber aktivasyon teknolojisinin yenilik yapmaya ve gelişmeye devam edeceğine ve karbon fiber kompozitlerin geniş uygulama alanları için daha güçlü destek sağlayacağına inanılmaktadır.
Shanghai Orisen Yeni Malzeme Teknolojisi A.Ş.
M: +86 18683776368 (ayrıca whatsapp)
T:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adres: NO.398 Yeni Yeşil Yol Xinbang Kasabası Songjiang Bölgesi, Şanghay
Gönderi zamanı: Sep-04-2024