1. ساختار لایه بندی شده و ویژگی های مدول بالا فیبر کربن
فیبر کربن ، ماده ای از الیاف آلی که در دمای بالا کربن شده است ، دارای یک ساختار لایه ای منحصر به فرد و اتصال پیوند کووالانسی است که منبع مدول بالا آن است. در طی فرآیند کربن سازی ، عناصر غیر کربن در الیاف آلی به تدریج برداشته می شوند و یک ساختار لایه اتم کربن بسیار گرا را ترک می کنند. این لایه های اتم کربن به شدت توسط پیوندهای کووالانسی قوی متصل می شوند و یک ساختار لایه ای شبیه به گرافیت اما با جهت گیری لایه ای منظم تر تشکیل می دهند. این ساختار به فیبر کربن مدول بسیار بالایی در جهت محوری می دهد ، یعنی توانایی مقاومت در برابر تغییر شکل.
مدول بالا یکی از ویژگی های مهم مواد فیبر کربن است ، به این معنی که در صورت قرار گرفتن در معرض زور ، فیبر کربن می تواند پایداری شکل خوبی را حفظ کند و تغییر شکل آن آسان نیست. این ویژگی برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر استرس زیاد و بار زیاد دارند ، مانند هوافضا ، تولید خودرو ، کالاهای ورزشی و سایر زمینه ها بسیار مهم است.
2. حفظ مدول بالا و مزایای آن پودر فیبر کربن آسیاب شده برای مواد افزودنی رسانا
پودر فیبر کربن آسیاب شده برای مواد افزودنی رسانا یک ماده دانه ای ریز است که با خرد کردن فیبر کربن از طریق یک فرآیند خاص بدست می آید. اگرچه اندازه ذرات کاهش می یابد ، ساختار اصلی و خواص فیبر کربن حفظ می شود ، به خصوص خصوصیات مدول بالا آن. هنگامی که این پودر به عنوان یک فاز افزودنی یا تقویت کننده رسانا به ماده ماتریس اضافه می شود ، مزیت مدول بالا آن به طور کامل نشان داده می شود.
به طور قابل توجهی مدول مواد را بهبود بخشید
خواص مدول بالا پودر فیبر کربن آسیاب شده برای مواد افزودنی رسانا به آن اجازه می دهد تا هنگام اضافه شدن به ماده ماتریس ، مدول کلی مواد را به طور قابل توجهی بهبود بخشد. این بدان معنی است که مواد کامپوزیت در هنگام قرار گرفتن در معرض استرس سخت تر و بادوام تر است و می تواند در برابر تغییر شکل و بار بیشتر مقاومت کند. این ویژگی برای قطعات ساختاری که نیاز به استحکام بالا و استحکام بالا دارند ، از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
ثبات مواد را تقویت کنید
پودر فیبر کربن آسیاب شده با مدول بالا برای مواد افزودنی رسانا همچنین می تواند پایداری بعدی و پایداری حرارتی مواد را تقویت کند. تحت تغییر دما یا استرس ، مواد کامپوزیت می توانند شکل و ثبات ابعادی خوبی داشته باشند و مستعد تغییر شکل یا ترک خوردن نیستند. این ویژگی برای تجهیزات یا مؤلفه هایی که نیاز به کار در محیط های سخت دارند بسیار مهم است.
مقاومت در برابر خستگی مادی را بهبود بخشید
مدول بالای پودر فیبر کربن آسیاب شده برای مواد افزودنی رسانا همچنین به بهبود مقاومت در برابر خستگی مواد کامپوزیت کمک می کند. در زیر بارهای چرخه ای ، مواد کامپوزیت می توانند خواص مکانیکی و دوام خوبی را حفظ کنند و مستعد خرابی خستگی نیستند. این برای قطعات ساختاری که نیاز به تحمل بارهای متناوب برای مدت طولانی دارند ، از اهمیت زیادی برخوردار است.
3. فرآیند آماده سازی پودر فیبر کربن
فرآیند آماده سازی پودر فیبر کربن پیوند کلیدی برای اطمینان از حفظ و اعمال ویژگی های مدول بالا آن است. مراحل اصلی آماده سازی و نقاط فرآیند پودر فیبر کربن با جزئیات در زیر ارائه می شود.
انتخاب مواد اولیه و پیش درمانی
تهیه پودر فیبر کربن ابتدا به انتخاب مواد اولیه فیبر کربن با کیفیت بالا نیاز دارد. از فیبر کربن مبتنی بر پلی آکریلونیتریل (PAN) به عنوان ماده اولیه استفاده می شود زیرا دارای خواص مکانیکی عالی و اثر کربن سازی است. پس از انتخاب مواد اولیه ، پیش درمانی مانند تمیز کردن و خشک کردن برای از بین بردن ناخالصی های سطح و رطوبت لازم است تا از پیشرفت صاف پردازش بعدی اطمینان حاصل شود.
درمان کربن سازی
کربن سازی یکی از مراحل اصلی در تهیه فیبر کربن است. فیبر کربن تحت درمان در یک کوره با درجه حرارت بالا قرار می گیرد و تحت محافظت از گاز بی اثر (مانند نیتروژن) تحت درمان با کربن سازی درجه حرارت بالا قرار می گیرد. دمای کربن سازی معمولاً بین 1000-3000 ℃ کنترل می شود و با توجه به عملکرد و هدف فیبر کربن مورد نیاز تنظیم می شود. در طی فرآیند کربن سازی ، عناصر غیر کربن موجود در فیبر آلی به تدریج برداشته می شوند و یک ساختار لایه اتم کربن بسیار گرا را برای تشکیل فیبر کربن ترک می کنند.
خرد کردن و سنگ زنی
الیاف کربن کربن شده معمولاً به شکل الیاف طولانی هستند. برای تأمین نیازهای برنامه های خاص ، آنها باید به ذرات ریز خرد شوند. فرآیند خرد کردن را می توان با خرد کردن مکانیکی ، خرد شدن جریان هوا و سایر روشها انجام داد. سنگ زنی برای بهبود بیشتر ظرافت و یکنواختی پودر فیبر کربن است که معمولاً با استفاده از تجهیزات مانند کارخانه های توپ و آسیاب های لرزش. از طریق خرد کردن و سنگ زنی ، می توان پودر فیبر کربن با اندازه ذرات یکنواخت و پراکندگی خوب را بدست آورد.
تصفیه و اصلاح سطح
به منظور بهبود سازگاری و پیوند بین پودر فیبر کربن و مواد ماتریس ، می توان آن را تحت درمان و اصلاح قرار داد. برای بهبود فعالیت سطح و قابلیت خیس شدن پودر فیبر کربن ، می توان با درمان شیمیایی ، درمان فیزیکی یا درمان پلاسما انجام شد. اصلاح برای تغییر خواص سطح و ساختار شیمیایی پودر فیبر کربن با اضافه کردن مواد افزودنی خاص یا انجام پیوند شیمیایی و سایر واکنشها برای رفع بهتر نیازهای کاربردهای خاص است .