Ứng dụng sợi carbon siêu ngắn

Là một thành viên chủ chốt trong lĩnh vực vật liệu composite tiên tiến, sợi carbon siêu ngắn với những đặc tính độc đáo đã thu hút sự chú ý rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và công nghệ. Nó cung cấp một giải pháp hoàn toàn mới cho vật liệu hiệu suất cao, và việc hiểu sâu sắc các công nghệ và quy trình ứng dụng của nó là điều cần thiết để thúc đẩy sự phát triển của các ngành công nghiệp liên quan.

Ảnh hiển vi điện tử của các sợi carbon siêu ngắn

Thông thường, chiều dài của sợi carbon siêu ngắn nằm trong khoảng 0,1 – 5mm, và mật độ của chúng thấp, ở mức 1,7 – 2g/cm³. Với mật độ thấp 1,7 – 2,2g/cm³, độ bền kéo 3000 – 7000MPa và mô đun đàn hồi 200 – 700GPa, những đặc tính cơ học tuyệt vời này tạo nên cơ sở cho việc sử dụng chúng trong các cấu trúc chịu tải. Ngoài ra, chúng còn có khả năng chịu nhiệt độ cao tuyệt vời, và có thể chịu được nhiệt độ trên 2000°C trong môi trường không oxy hóa.

Công nghệ và quy trình ứng dụng sợi carbon siêu ngắn trong lĩnh vực hàng không vũ trụ

Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, sợi carbon siêu ngắn chủ yếu được sử dụng để gia cường.nhựaVật liệu composite nền. Chìa khóa của công nghệ này là làm cho sợi carbon phân tán đều trong ma trận nhựa. Ví dụ, việc áp dụng công nghệ phân tán siêu âm có thể phá vỡ hiệu quả hiện tượng vón cục của sợi carbon, giúp hệ số phân tán đạt hơn 90%, đảm bảo tính nhất quán của các đặc tính vật liệu. Đồng thời, việc sử dụng công nghệ xử lý bề mặt sợi, chẳng hạn như việc sử dụng...chất liên kếtđiều trị có thể làm chosợi carbonvà độ bền liên kết giao diện nhựa tăng từ 30% đến 50%.

Trong sản xuất cánh máy bay và các bộ phận kết cấu khác, phương pháp ép nóng được sử dụng. Trước hết, sợi carbon siêu ngắn và nhựa được trộn theo tỷ lệ nhất định để tạo thành vật liệu prepreg, sau đó được xếp lớp vào bể ép nóng. Tiếp theo, hỗn hợp được xử lý và tạo hình ở nhiệt độ 120 – 180°C và áp suất 0,5 – 1,5MPa. Quá trình này có thể loại bỏ hiệu quả các bọt khí trong vật liệu composite, đảm bảo độ đặc chắc và hiệu suất cao của sản phẩm.

Công nghệ và quy trình ứng dụng sợi carbon siêu ngắn trong ngành công nghiệp ô tô

Khi ứng dụng sợi carbon siêu ngắn vào các bộ phận ô tô, trọng tâm là cải thiện khả năng tương thích của nó với vật liệu nền. Bằng cách thêm các chất tương hợp đặc biệt, độ bám dính giữa các sợi carbon và vật liệu nền (ví dụ:polypropylen(v.v.) có thể được tăng lên khoảng 40%. Đồng thời, để cải thiện hiệu suất trong môi trường ứng suất phức tạp, công nghệ thiết kế định hướng sợi được sử dụng để điều chỉnh hướng sắp xếp sợi theo hướng ứng suất trên chi tiết.

Phương pháp ép phun thường được sử dụng trong sản xuất các bộ phận như nắp ca-pô ô tô. Sợi carbon siêu ngắn được trộn với các hạt nhựa và sau đó được phun vào khoang khuôn ở nhiệt độ và áp suất cao. Nhiệt độ phun thường là 200 – 280 ℃, áp suất phun là 50 – 150 MPa. Quá trình này có thể tạo hình nhanh chóng các bộ phận có hình dạng phức tạp và đảm bảo sự phân bố đồng đều của sợi carbon trong sản phẩm.

Công nghệ và quy trình ứng dụng sợi carbon siêu ngắn trong lĩnh vực điện tử

Trong lĩnh vực tản nhiệt điện tử, việc tận dụng độ dẫn nhiệt của sợi carbon siêu ngắn là rất quan trọng. Bằng cách tối ưu hóa mức độ graphit hóa của sợi carbon, độ dẫn nhiệt của nó có thể được tăng lên hơn 1000W/(mK). Đồng thời, để đảm bảo tiếp xúc tốt với các linh kiện điện tử, công nghệ mạ kim loại bề mặt, chẳng hạn như mạ niken hóa học, có thể giảm điện trở bề mặt của sợi carbon hơn 80%.

Công nghệ luyện kim bột có thể được sử dụng trong sản xuất tản nhiệt CPU máy tính. Sợi carbon siêu ngắn được trộn với bột kim loại (ví dụ: bột đồng) và nung kết dưới nhiệt độ và áp suất cao. Nhiệt độ nung kết thường là 500 – 900°C và áp suất là 20 – 50 MPa. Quá trình này cho phép sợi carbon tạo thành kênh dẫn nhiệt tốt với kim loại và cải thiện hiệu quả tản nhiệt.

Từ ngành hàng không vũ trụ đến công nghiệp ô tô và điện tử, với sự đổi mới liên tục về công nghệ và tối ưu hóa quy trình, công nghệ siêu ngắn đã trở thành hiện thực.sợi carbonsẽ tỏa sáng trong nhiều lĩnh vực hơn, mang lại sức mạnh to lớn hơn cho khoa học công nghệ hiện đại và sự phát triển công nghiệp.