چگونه می توان عملکرد رشته های خرد شده فیبر کربن را از طریق پیش درمانی بهبود بخشید؟ ​

چگونه درمان اکسیداسیون باعث افزایش عملکرد پیوند الیاف می شود؟ ​
به عنوان اولین مرحله از پیش درمانی ، درمان اکسیداسیون هدف اصلی معرفی گروه های عملکردی حاوی اکسیژن بر روی سطح فیبر با استفاده خاص است و از این طریق باعث افزایش عملکرد پیوند فیبر با سایر مواد می شود. در عملکرد واقعی ، درمان اکسیداسیون عمدتاً دو روش را اتخاذ می کند: اکسیداسیون فاز گاز و اکسیداسیون فاز مایع. ​
اکسیداسیون فاز گاز برای قرار دادن پیشرو فیبر کربن در یک محیط خاص حاوی گازهای اکسید کننده مانند اکسیژن و ازن است. در شرایط دمای تنظیم شده و فشار ، مولکولهای گاز اکسید کننده با اتم های کربن روی سطح فیبر به صورت شیمیایی واکنش نشان می دهند. با ادامه واکنش ، گروه های عملکردی حاوی اکسیژن مانند هیدروکسیل ، کربوکسیل و کربونیل به تدریج روی سطح فیبر تشکیل می شوند. ظاهر این گروه های عملکردی مانند اضافه کردن بسیاری از "نقاط اتصال" بر روی سطح فیبر ، تغییر خصوصیات شیمیایی و ساختار فیزیکی سطح فیبر است. ​
اکسیداسیون فاز مایع از محلول های اکسید کننده قوی مانند اسید نیتریک و اسید سولفوریک استفاده می کند. پس از غوطه ور شدن پیشرو در محلول ، اکسیدان قوی در محلول به سرعت با سطح فیبر تماس می گیرد و واکنش نشان می دهد ، که این امر همچنین باعث تولید گروه های عملکردی حاوی اکسیژن می شود. در مقایسه با اکسیداسیون فاز گاز ، اکسیداسیون فاز مایع می تواند با دقت بیشتری درجه اکسیداسیون را کنترل کند و غلظت محلول و زمان درمان با توجه به نیازهای واقعی قابل تنظیم است. با این حال ، این عوامل باید در حین کار به شدت کنترل شوند ، زیرا اگر به طور نادرست اداره شود ، اکسیداسیون بیش از حد ممکن است به ساختار داخلی فیبر آسیب برساند و بر عملکرد کلی فیبر تأثیر بگذارد. ​
کی رشته های خرد شده فیبر کربن با سایر مواد ترکیب شده اند ، گروههای عملکردی حاوی اکسیژن روی سطح نقش مهمی دارند. با در نظر گرفتن ماتریس پلیمر به عنوان نمونه ، گروه های کربوکسیل روی سطح فیبر می توانند با گروه های هیدروکسیل در پلیمر به صورت شیمیایی واکنش نشان دهند تا یک پیوند شیمیایی قوی ایجاد کنند و متوجه اتصال شیمیایی بین فیبر و پلیمر شوند. علاوه بر این ، گروه های عملکردی حاوی اکسیژن نیز می توانند از طریق جذب فیزیکی با مواد ماتریس از نزدیک ترکیب شوند. این عملکرد پیوند دهنده پیشرفته باعث می شود فیبر و مواد ماتریس در هنگام قرار گرفتن در معرض نیرو با هم کار کنند و به طور مشترک نیروی خارجی را تحمل کنند ، به طور موثری از بروز کمبود رابط و بهبود قابل توجهی در عملکرد کلی مواد کامپوزیت جلوگیری می کنند. در ساخت قطعات خودرو ، رشته های خرد شده با فیبر کربن اکسیده شده قطعات پلاستیکی تقویت شده می توانند نیروی ضربه را بهتر پراکنده و عملکرد ایمنی وسیله نقلیه را هنگام برخورد وسیله نقلیه در برخورد با خودرو افزایش دهند. ​
درمان کربن سازی چگونه استحکام فیبر و مدول را بهبود می بخشد؟
کربن سازی یک گام اساسی در درمان پیش سازهای فیبر کربن در دماهای بالا است. هدف اصلی آن حذف عناصر غیر کربن از فیبر و افزایش قابل توجهی محتوای کربن است ، در نتیجه قدرت و مدول فیبر را به میزان قابل توجهی بهبود می بخشد. این فرآیند در یک کوره درجه حرارت بالا که توسط گاز بی اثر محافظت می شود ، انجام می شود. با افزایش درجه حرارت به تدریج ، یک سری از تغییرات فیزیکی و شیمیایی پیچیده و بحرانی در فیبر رخ می دهد. ​
فرآیند کربن سازی معمولاً به چندین مرحله تقسیم می شود. در مرحله اولیه ، بیشتر عناصر غیر کربن موجود در پیشرو مانند هیدروژن ، اکسیژن ، نیتروژن و غیره ، به شکل گاز شروع به تجزیه و فرار می کنند. از آنجا که عناصر غیر کربن به جدا شدن ادامه می دهند ، ساختار شیمیایی فیبر به طور قابل توجهی تغییر می کند. با ورود به مرحله میانی ، اتم های کربن در داخل فیبر شروع به تنظیم مجدد و ترکیب می کنند تا پیوندهای کربن کربن پایدار تر شوند و چگالی فیبر همچنان افزایش می یابد. در مرحله آخر ، تحت عمل مداوم درجه حرارت بالا ، ترتیب اتم های کربن به ترتیب منظم تر است ، ساختار فیبر متراکم تر می شود و استحکام و مدول آن بسیار بهبود می یابد. ​
در طول فرآیند کربن سازی ، به عنوان عناصر غیر کربن برداشته می شود ، یک ساختار جمع و جور و پایدار تر بین اتم های کربن بازسازی می شود. این تغییر ساختاری نقص داخلی فیبر را کاهش می دهد و چگالی را افزایش می دهد ، بنابراین به فیبر قدرت و مدول بالاتر می دهد. استحکام بالاتر به این معنی است که فیبر می تواند بدون شکستن در برابر تنش بیشتر مقاومت کند ، و مدول بالاتر به این معنی است که فیبر توانایی قوی تری برای مقاومت در برابر تغییر شکل در هنگام قرار گرفتن در معرض زور دارد. در زمینه هوافضا ، اجزای ساختاری هواپیما ساخته شده از رشته های خرد شده فیبر کربن کربن ، مواد کامپوزیتی تقویت شده می توانند در برابر استرس عظیمی که توسط هواپیما در طی پروازهای پر سرعت و محیط های پیچیده ایجاد می شود ، در برابر ثبات و ایمنی ساختار هواپیما ، در عین حال به دستیابی به طراحی سبک هواپیما و کاهش هزینه های پرواز نیز در برابر آن مقاومت کند. ​
چگونه گرافیک سازی باعث افزایش هدایت فیبر و ثبات حرارتی می شود؟ ​
گرافیک سازی یک گام مهم در بهینه سازی بیشتر عملکرد رشته های خرد شده فیبر کربن است. این می تواند ساختار کریستالی فیبر را منظم تر کند و از این طریق هدایت و پایداری حرارتی فیبر را بهبود بخشد. این فرآیند درمانی در دمای بالاتر از درمان کربن سازی انجام می شود. تحت عمل قوی درجه حرارت بالا ، اتم های کربن در داخل فیبر انرژی کافی را به دست می آورند تا بتوانند محدودیت های ساختار اصلی را از بین ببرند و دچار حرکات خشونت آمیز و تنظیم مجدد شوند. ​
به منظور ارتقاء تبدیل اتم های کربن به ساختار کریستال گرافیتی ، کاتالیزورهای خاص مانند نمک های فلزی گاهی در طی فرایند درمانی اضافه می شوند. کاتالیزورها می توانند انرژی فعال سازی مورد نیاز برای بازآرایی اتم های کربن را کاهش دهند ، روند گرافیت را تسریع کنند و به ایجاد یک ساختار شبکه شش ضلعی منظم تر کمک کنند. در طی فرآیند گرافیت ، اتم های کربن به طور نامنظم مرتب شده به تدریج سفارش داده می شوند و در نهایت یک ساختار شبکه شش ضلعی بسیار مرتب شده را تشکیل می دهند. ​
این ساختار کریستالی منظم تأثیر مهمی در عملکرد فیبر دارد. از نظر هدایت ، به دلیل مسیر هدایت خوب الکترونی ، الکترون ها می توانند به راحتی در داخل فیبر حرکت کنند و از این طریق هدایت فیبر را به میزان قابل توجهی بهبود بخشند. در زمینه تولید تجهیزات الکترونیکی ، از این رشته خرد شده کربن بسیار رسانا می توان برای تولید تابلوهای مدار با کارایی بالا ، الکترودهای باتری و سایر اجزای سازنده برای بهبود عملکرد تجهیزات الکترونیکی استفاده کرد. از نظر پایداری حرارتی ، ساختار کریستالی منظم باعث می شود پیوند بین اتم های کربن فشرده تر و منظم تر شود. در یک محیط با درجه حرارت بالا ، فیبر می تواند یکپارچگی ساختاری خود را بهتر حفظ کرده و به طور مؤثر در برابر تغییر شکل حرارتی و تجزیه حرارتی مقاومت کند. در زمینه های صنعتی با درجه حرارت بالا ، مانند متالورژی ، سرامیک و سایر صنایع ، رشته های خرد شده فیبر کربن گرافیت شده را می توان به عنوان مواد مقاوم در برابر درجه حرارت بالا استفاده کرد و برای مدت طولانی در یک محیط با درجه حرارت بالا پایدار کار کرد و ضمانت های قابل توجهی را برای تولید صنعتی مرتبط ارائه می دهد.