چگونه فیبر کربن می تواند احساس کند که خواسته های فنی برای مواد با کارایی بالا در چندین زمینه را برآورده می کند؟

چرا فیبر کربن احساس می شود به انتخاب ارجح برای مواد با کارایی بالا در زمینه های مختلف تبدیل می شود

فیبر کربن احساس کرد ، با خاصیت کامپوزیت خود از وزن سبک ، مقاومت در برابر دمای بالا و استحکام بالا ، به یک جایگزین اساسی برای مواد سنتی در حفاظت از محیط زیست ، انرژی ، هوافضا و سایر زمینه ها تبدیل شده است. مزایای اصلی آن ناشی از ساختار و ترکیب منحصر به فرد آن است: یک شبکه متخلخل که توسط الیاف کربن در هم تنیده بی نظم ایجاد می شود ، نه تنها قدرت بالای خود الیاف کربن را حفظ می کند (استحکام کششی تا 3000MPa یا بیشتر) بلکه به دلیل تخلخل آن (معمولاً 40 ٪ -80 ٪) دارای نفوذپذیری عالی هوا و جذب آن است. از نظر وزن ، فیبر کربن احساس چگالی تنها 1.6-2.0 گرم در سانتی متر مربع ، کمتر از یک چهارم از فولاد دارد ، اما می تواند در برابر دمای بالاتر از 2000 مقاومت کند ، بیش از حد مقاومت حرارتی مواد فلزی. این ویژگی باعث می شود که آن را برای کاربردهای تصفیه دمای بالا (مانند تصفیه گاز دودکش کوره صنعتی) مناسب کند ، جایی که می تواند در حالی که ذرات را از طریق ساختار متخلخل خود رهگیری می کند ، دمای گاز دودکش بالا را تحمل کند. در بخش انرژی ، هنگامی که به عنوان بستر الکترود باتری مورد استفاده قرار می گیرد ، می تواند به طور همزمان نیازهای هدایت و نفوذپذیری الکترولیت را برآورده کند. علاوه بر این ، فیبر کربن احساس پایداری شیمیایی بسیار قوی دارد و به سختی با اسیدها یا قلیایی ها به جز چند اکسیدان قوی واکنش نشان می دهد ، و آن را برای استفاده طولانی مدت در محیط های خورنده مناسب می کند. در مقایسه با مواد جایگزین مانند فیبر شیشه ای ، مقاومت به خستگی بهتری دارد و بعد از استرس مکرر ، مستعد ابتلا به آغوش و شکستگی کمتر است ، بنابراین یک موقعیت غیر قابل جبران در برنامه های سطح بالا را که نیاز به عملکرد و طول عمر دارد ، اشغال می کند.

آزمایش کارآیی و استفاده از فیبر کربن در تصفیه دود با دمای بالا احساس می شود

در سناریوهای تصفیه دود با درجه حرارت بالا مانند کوره های صنعتی و سوزاندن زباله ، راندمان تصفیه و پایداری فیبر کربن احساس می شود که باید از طریق آزمایش های استاندارد تأیید شود. یک روش آزمایش متداول "آزمایش شبیه سازی گاز دودکش درجه حرارت بالا" است: یک نمونه فیبر کربن ضخیم 5-10 میلی متر را در یک دستگاه فیلتراسیون برطرف کنید ، ذراتی را با قطر 0.1-10μm (دمای 800-1200 ℃ ، سرعت جریان 1.5-2m/s) وارد کنید و قبل از ادامه زمان و غلظت ذرات را اندازه گیری کنید. استاندارد واجد شرایط این است که راندمان تصفیه برای ذرات بزرگتر از 0.3μm 99 ≥ است و افزایش مقاومت در برابر تصفیه از 30 ٪ از مقدار اولیه تجاوز نمی کند. در کاربردهای عملی ، روشهای درمانی باید مطابق با ترکیب گاز دودکش انتخاب شوند: برای گازهای دودکش حاوی گازهای اسیدی (مانند غبار اسید سولفوریک) ، از فیبر کربن تحت درمان با سیلان باید برای تقویت مقاومت در برابر خوردگی از طریق اصلاح سطح استفاده شود. برای سناریوهای حاوی ذرات روغنی ، برای جلوگیری از انسداد منافذ ، باید بدن احساس شده با یک پوشش آبگریز درمان شود. در حین نصب ، فیبر کربن احساس می شود که برای افزایش منطقه تصفیه در حالی که مقاومت در برابر هوا را کاهش می دهد ، در کیسه های فیلتر پخته شده قرار می گیرد ، با فاصله 10-15 سانتی متر بین کیسه های فیلتر برای اطمینان از عبور یکنواخت گاز دودکش. در حین استفاده ، تمیز کردن پشت دمای بالا (با استفاده از هوای فشرده 200-300 ℃ برای پاکسازی معکوس) باید هر 3-6 ماه انجام شود تا ذرات متصل به سطح از بین برود و پایداری راندمان تصفیه را حفظ کند.

تجزیه و تحلیل مقایسه ای مقاومت در برابر خوردگی بین فیبر کربن و فیبر شیشه ای احساس می شود

تفاوت در مقاومت در برابر خوردگی بین فیبر کربن و فیبر شیشه ای به طور عمده در پایداری شیمیایی و سازگاری با محیط زیست منعکس می شود و انتخاب باید بر اساس ویژگی های متوسط ​​سناریوی استفاده باشد. در محیط های اسیدی (مانند تصفیه فاضلاب صنعتی با pH 2-4) ، فیبر کربن احساس می کند مزایای قابل توجهی را نشان می دهد: مؤلفه اصلی آن کربن است که دارای عدم تحرک شیمیایی قوی است. هنگامی که در تماس طولانی مدت با اسیدهای غیر اکسید کننده مانند اسید هیدروکلریک و اسید سولفوریک ، میزان کاهش وزن کمتر از 1 ٪ در سال است ، در حالی که فیبر شیشه ای احساس می شود (حاوی دی اکسید سیلیکون) به دلیل پیوند سیلیکون اکسیژن ، با میزان کاهش وزن 5 ٪ -8 ٪ در سال ، و سطح آن نشان می دهد. در محیط های قلیایی (مانند سیستم های سولفوریزاسیون گاز دودکش با pH 10-12) ، مقاومت در برابر خوردگی این دو نسبتاً مشابه است ، اما فیبر کربن دارای توانایی ضد فشار خون بهتر است-فیبر شیشه ای احساس می کند به تدریج تحت عمل طولانی مدت قلیایی قوی از دست می دهد و در معرض شکستگی قرار می گیرد و در زیر قوطی های بیرونی قرار می گیرد. برای محیط های حاوی فلوئوریدها (مانند تصفیه گاز پسماند در سلولهای الکترولیتی گیاه آلومینیومی) ، تحمل فیبر کربن نسبت به احساس فیبر شیشه ای بسیار برتر است ، زیرا یون های فلوراید با سیلیکون در شیشه واکنش نشان می دهند تا گاز فلوراید سیلیکون را تشکیل دهند و منجر به تخریب مواد شوند ، در حالی که فیبر کربن با آن واکنش نشان نمی دهد. علاوه بر این ، فیبر کربن احساس می شود به سختی در حلال های آلی (مانند تولوئن و استون) تحت تأثیر قرار می گیرد ، در حالی که پوشش رزین فیبر شیشه ای ممکن است حل شود و در نتیجه ساختار سست باشد.

نقاط اصلی در پردازش و برش فناوری برای فیبر کربن بسترهای الکترود باتری

هنگام پردازش فیبر کربن در بسترهای الکترود باتری احساس می شود ، برش دقت و درمان سطح مستقیم بر عملکرد الکترود تأثیر می گذارد و نیاز به کنترل دقیق جزئیات فرآیند دارد. قبل از برش ، احساس فیبر کربن باید از قبل تحت درمان قرار گیرد: آن را در یک محیط با دمای 20-25 ℃ و رطوبت 40 ٪ -60 ٪ به مدت 24 ساعت قرار دهید تا استرس داخلی در مواد از بین برود و پس از برش از پیچیدن جلوگیری شود. دستگاه های برش لیزر باید برای برش استفاده شوند ، با استفاده از لیزر قدرت 50-80W و برش سرعت 50-100 میلی متر در ثانیه. این روش می تواند از ریختن فیبر لبه ناشی از برش مکانیکی جلوگیری کند و در عین حال ، لبه برش بلافاصله با دمای بالا ذوب می شود تا یک لبه مهر و موم شده صاف ایجاد شود و باعث کاهش ناخالصی فیبر در استفاده بعدی می شود. خطای اندازه برش باید در 0.1 میلی متر پوند کنترل شود ، به خصوص برای بسترهای مورد استفاده در باتری های چند لایه. انحراف اندازه بیش از حد منجر به تراز الکترود ضعیف می شود و بر بازده بار تخلیه تأثیر می گذارد. پس از برش ، درمان فعال سازی سطح مورد نیاز است: فیبر کربن را که در محلول اسید نیتریک 5 ٪ -10 ٪ احساس می شود ، خیس کنید ، آن را به مدت 2 ساعت در 60 ℃ درمان کنید ، آن را بیرون بیاورید و آن را با آب دیونیزه شده تا خنثی کنید. پس از خشک شدن ، تعداد گروه های هیدروکسیل سطحی می تواند بیش از 30 ٪ افزایش یابد و نیروی پیوند را با مواد فعال الکترود افزایش می دهد. بستر تصفیه شده باید در مدت 48 ساعت با الکترودها پوشانده شود تا از تخریب فعالیت سطح به دلیل قرار گرفتن در معرض طولانی مدت جلوگیری شود.

تأثیر قانون فیبر کربن ضخامت لایه عایق روی اثر عایق حرارتی

هنگامی که فیبر کربن به عنوان لایه عایق تجهیزات درجه حرارت بالا استفاده می شود ، رابطه بین ضخامت آن و اثر عایق حرارتی غیر خطی است و باید با توجه به دمای کار تجهیزات از نظر علمی طراحی شود. در محدوده دمای اتاق تا 500 ℃ ، اثر عایق حرارتی با افزایش ضخامت به طور قابل توجهی بهبود می یابد: هنگامی که ضخامت از 5 میلی متر به 20 میلی متر افزایش می یابد ، هدایت حرارتی از 0.05W/(m · k) به 0.02W/(m · k) کاهش می یابد و عملکرد عایق حرارتی در 60 ٪ افزایش می یابد ، زیرا میزان افزایش سنگی از نظر گرمی افزایش می یابد. هنگامی که دما از 800 ℃ فراتر رود ، تأثیر ضخامت بر اثر عایق حرارتی تضعیف می شود-وقتی از 20 میلی متر تا 30 میلی متر افزایش می یابد ، هدایت حرارتی تنها 5 ٪ -8 ٪ کاهش می یابد ، زیرا تابش گرما در دمای بالا به حالت اصلی انتقال حرارت می شود و به سادگی افزایش ضخامت تأثیر محدودی در کاهش انتقال حرارت تابش دارد. در کاربردهای عملی ، ساختارهای کامپوزیت باید با توجه به دمای کار انتخاب شوند: یک لایه واحد از فیبر کربن می تواند زیر 500 ℃ با ضخامت 10-15 میلی متر استفاده شود. برای 800-1200 ℃ ، یک ساختار کامپوزیت "لایه بازتاب فیبر کربن" مورد نیاز است ، یعنی هر فیبر کربن 10 میلی متری با یک لایه بازتابنده فویل آلومینیومی مطابقت دارد ، که از لایه بازتابی برای مسدود کردن تابش گرما استفاده می کند. در این زمان ، ضخامت کل کنترل شده در 20-25 میلی متر می تواند به اثر ایده آل برسد و ضخامت بیش از حد باعث افزایش بار تجهیزات می شود. در حین نصب ، لازم است اطمینان حاصل شود که لایه عایق یکپارچه است ، با همپوشانی 5-10 میلی متر در اتصالات ، و با دوخت مقاوم در برابر درجه حرارت بالا ثابت شده است تا از نفوذ هوای گرم از طریق شکاف ها جلوگیری شود.

روشهای اجرای برای تقویت استحکام فیبر کربن از طریق درمان شیمیایی

برای تقویت استحکام فیبر کربن که از طریق درمان شیمیایی احساس می شود ، لازم است یک فرآیند تصفیه را برای تقویت ساختار کلی اتخاذ کنید ، با هدف نیروی پیوند ضعیف بین الیاف آن. یک روش متداول در مورد درمان اشباع رزین است: رزین اپوکسی مقاوم در برابر دمای بالا (مقاومت دما ≥200) را انتخاب کنید ، آن را با ماده پخت و پز با نسبت 10: 1 مخلوط کنید ، مقدار مناسبی از استون را برای رقیق شدن به ویسکوزیته 500-800mpa · s اضافه کنید ، به طور کامل از آب و هوا استفاده کنید. اطمینان حاصل کنید که رزین به طور کامل به منافذ نفوذ می کند. آن را بیرون بیاورید و آن را با یک غلتک فشار دهید تا میزان رزین را به 30 ٪ -40 ٪ از وزن احساس شود (بیش از حد وزن را افزایش می دهد ، در حالی که اثر تقویت را محدود می کند) ، سپس آن را در یک فر در دمای 120 ℃ به مدت 1 ساعت و سپس آن را به مدت 2 ساعت گرم کنید ، به طوری که رزین را به ساختار فای سه بعدی تبدیل می کند. پس از این درمان ، استحکام کششی فیبر کربن می تواند 50 ٪ -80 ٪ افزایش یابد و مقاومت اشک به طور قابل توجهی بهبود یافته است. برای سناریوهایی که به استحکام بیشتری نیاز دارند ، می توان از درمان اصلاح نانولوله کربن استفاده کرد: فیبر کربن را که در پراکندگی نانولوله کربن (غلظت 0.5 ٪ -1 ٪) احساس می شود ، خیس کنید ، به مدت 30 دقیقه درمان اولتراسونیک را انجام دهید تا نانولوله های کربن به سطح فیبر چسبیده و سپس در 800 ساعت به مدت 1 ساعت تحت حمایت از گاز بی نهایت کربن سازی کنید. نانولوله های کربن یک ساختار "پل" بین الیاف تشکیل می دهند و ضمن حفظ مقاومت درجه حرارت بالا از مواد ، قدرت را بیشتر می کنند. فیبر کربن تحت درمان احساس می شود برای اطمینان از اینکه مقاومت کششی ≥50mpa است ، نیاز به آزمایش استحکام دارد و نیازهای تحمل ساختاری را برآورده می کند. $ $