Tại sao cảm giác bằng sợi carbon trở thành lựa chọn ưa thích cho các vật liệu hiệu suất cao trong các lĩnh vực khác nhau
Sợi carbon cảm thấy , với các đặc tính tổng hợp của trọng lượng ánh sáng, điện trở nhiệt độ cao và cường độ cao, đã trở thành một thay thế chính cho các vật liệu truyền thống trong bảo vệ môi trường, năng lượng, hàng không vũ trụ và các lĩnh vực khác. Ưu điểm cốt lõi của nó xuất phát từ cấu trúc và thành phần độc đáo của nó: một mạng lưới xốp được hình thành bởi các sợi carbon đan xen vô trật tự không chỉ giữ lại cường độ cao của các sợi carbon (độ bền kéo lên tới 3000MPa trở lên) mà còn có độ thấm không khí tuyệt vời và hấp phụ do độ xốp của nó (thường là 40%-80%). Về trọng lượng, cảm giác bằng sợi carbon có mật độ chỉ 1,6-2,0g/cm³, ít hơn một phần tư của thép, tuy nhiên nó có thể chịu được nhiệt độ trên 2000, vượt xa giới hạn kháng nhiệt của vật liệu kim loại. Đặc điểm này làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng lọc nhiệt độ cao (như xử lý khí đốt công nghiệp), trong đó nó có thể chịu được nhiệt độ khí thải cao trong khi chặn các hạt thông qua cấu trúc xốp của nó. Trong lĩnh vực năng lượng, khi được sử dụng làm chất nền điện cực pin, nó có thể đồng thời đáp ứng nhu cầu của độ dẫn và tính thấm điện phân. Ngoài ra, sợi carbon cảm thấy thể hiện sự ổn định hóa học cực mạnh và hầu như không phản ứng với axit hoặc kiềm ngoại trừ một số chất oxy hóa mạnh, làm cho nó phù hợp để sử dụng lâu dài trong môi trường ăn mòn. So với các vật liệu thay thế như cảm giác bằng sợi thủy tinh, nó có khả năng chống mỏi tốt hơn và ít dễ bị bắt và gãy sau khi căng thẳng lặp đi lặp lại, do đó chiếm một vị trí không thể thay thế trong các ứng dụng cao cấp đòi hỏi cả hiệu suất và tuổi thọ.
Kiểm tra hiệu quả và ứng dụng sợi carbon cảm thấy trong quá trình lọc khói nhiệt độ cao
Trong các kịch bản lọc khói nhiệt độ cao như lò nung công nghiệp và đốt chất thải, hiệu quả lọc và độ ổn định của sợi carbon cảm thấy cần được xác minh thông qua các thử nghiệm tiêu chuẩn. Một phương pháp thử nghiệm thường được sử dụng là thí nghiệm mô phỏng khí thải nhiệt độ cao của Viking: Khắc phục mẫu cảm giác bằng sợi carbon dày 5-10mm trong thiết bị lọc, giới thiệu các hạt flue mô phỏng có chứa các hạt có đường kính 0,1-10μM (nhiệt độ được đặt ở mức 800-1200, tốc độ tập trung. Tiêu chuẩn đủ điều kiện là hiệu suất lọc đối với các hạt lớn hơn 0,3μm là ≥99% và sự gia tăng điện trở lọc không vượt quá 30% giá trị ban đầu. Trong các ứng dụng thực tế, các phương pháp xử lý cần được lựa chọn theo thành phần khí thải: đối với khí thải có chứa khí axit (như sương mù axit sunfuric), nên sử dụng các loại sợi carbon được xử lý bằng silane để tăng cường khả năng chống ăn mòn thông qua điều chỉnh bề mặt; Đối với các kịch bản chứa các hạt nhờn, cơ thể cảm thấy nên được xử lý bằng lớp phủ kỵ nước để tránh tắc nghẽn lỗ rỗng. Trong quá trình lắp đặt, cảm giác bằng sợi carbon cần được thực hiện thành các túi lọc xếp nếp để tăng diện tích lọc trong khi giảm điện trở không khí, với khoảng cách 10-15cm giữa các túi lọc để đảm bảo đi qua khí thải. Trong quá trình sử dụng, làm sạch gió ngược nhiệt độ cao (sử dụng 200-300 không khí nén để lọc ngược) nên được thực hiện cứ sau 3-6 tháng để loại bỏ các hạt được gắn vào bề mặt và duy trì sự ổn định của hiệu quả lọc.
Phân tích so sánh về khả năng chống ăn mòn giữa cảm giác bằng sợi carbon và cảm giác bằng sợi thủy tinh
Sự khác biệt về khả năng chống ăn mòn giữa cảm giác bằng sợi carbon và cảm giác bằng sợi thủy tinh chủ yếu được phản ánh trong sự ổn định hóa học và khả năng thích ứng môi trường, và lựa chọn nên dựa trên các đặc điểm trung bình của kịch bản sử dụng. Trong môi trường có tính axit (như xử lý nước thải công nghiệp bằng pH 2-4), cảm giác bằng sợi carbon cho thấy những lợi thế đáng kể: thành phần chính của nó là carbon, có sự trơ hóa hóa học mạnh mẽ. Khi tiếp xúc lâu dài với các axit không oxy hóa như axit clohydric và axit sunfuric, tốc độ giảm cân ít hơn 1% mỗi năm, trong khi cảm giác bằng sợi thủy tinh (có chứa silicon dioxide) sẽ bị ăn mòn bởi axit do liên kết oxy-oxy, với tỷ lệ giảm cân 5%. Trong môi trường kiềm (chẳng hạn như hệ thống khử lưu huỳnh khí thải với pH 10-12), khả năng chống ăn mòn của cả hai là tương đối giống nhau, nhưng cảm giác bằng sợi carbon có khả năng chống tọa độ tốt hơn, cảm giác sợi kính sẽ giảm dần độ dẻo dai. Đối với các môi trường có chứa fluoride (như xử lý khí thải trong các tế bào điện phân bằng nhôm), khả năng dung nạp của sợi carbon cảm thấy vượt trội hơn nhiều so với cảm giác của sợi thủy tinh, bởi vì các ion fluoride sẽ phản ứng với silicon trong thủy tinh để tạo thành khí silicon, dẫn đến sự thoái hóa vật liệu, trong khi đó không phản ứng với nó. Ngoài ra, cảm giác bằng sợi carbon hầu như không bị ảnh hưởng trong các dung môi hữu cơ (như toluene và acetone), trong khi lớp phủ nhựa của sợi thủy tinh cảm thấy có thể được hòa tan, dẫn đến cấu trúc lỏng lẻo.
Điểm chính trong công nghệ xử lý và cắt cho chất nền điện cực bằng sợi carbon
Khi chế biến sợi carbon cảm thấy vào chất điện cực pin, việc cắt độ chính xác và xử lý bề mặt ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất điện cực, đòi hỏi phải kiểm soát nghiêm ngặt các chi tiết quy trình. Trước khi cắt, cảm giác bằng sợi carbon cần được xử lý trước: đặt nó bằng phẳng trong môi trường với nhiệt độ 20-25 và độ ẩm 40% -60% trong 24 giờ để loại bỏ căng thẳng bên trong trong vật liệu và tránh bị cong vênh sau khi cắt. Nên sử dụng máy cắt laser để cắt, với công suất laser được đặt thành 50-80W và cắt tốc độ 50-100mm/s. Phương pháp này có thể tránh được rụng sợi cạnh do cắt cơ học, đồng thời, cạnh cắt bị tan chảy ngay lập tức bởi nhiệt độ cao để tạo thành một cạnh niêm phong mịn, làm giảm sự rụng sáng của sợi sợi khi sử dụng tiếp theo. Lỗi kích thước cắt phải được kiểm soát trong phạm vi ± 0,1mm, đặc biệt đối với các chất nền được sử dụng trong pin nhiều lớp. Độ lệch kích thước quá mức sẽ dẫn đến căn chỉnh điện cực kém và ảnh hưởng đến hiệu quả xả điện tích. Sau khi cắt, cần điều trị kích hoạt bề mặt: Ngâm cảm giác bằng sợi carbon trong dung dịch axit nitric 5% -10%, xử lý nó ở mức 60 ℃ trong 2 giờ, lấy nó ra và rửa sạch bằng nước khử ion cho đến khi trung tính. Sau khi sấy khô, số lượng các nhóm hydroxyl bề mặt có thể được tăng hơn 30%, tăng cường lực liên kết với các vật liệu hoạt động điện cực. Chất nền được xử lý phải được phủ bằng các điện cực trong vòng 48 giờ để tránh suy thoái hoạt động bề mặt do tiếp xúc lâu dài.
Ảnh hưởng đến định luật của sợi carbon cảm thấy độ dày lớp lớp cách nhiệt đối với hiệu ứng cách nhiệt
Khi cảm giác bằng sợi carbon được sử dụng làm lớp cách nhiệt của thiết bị nhiệt độ cao, mối quan hệ giữa độ dày và hiệu ứng cách nhiệt của nó là phi tuyến tính và nó cần được thiết kế khoa học theo nhiệt độ làm việc của thiết bị. Trong phạm vi từ nhiệt độ phòng đến 500, hiệu ứng cách nhiệt nhiệt sẽ cải thiện đáng kể khi tăng độ dày: khi độ dày tăng từ 5 mm đến 20 mm, độ dẫn nhiệt giảm từ 0,05W/(m · k). Khi nhiệt độ vượt quá 800 ℃, ảnh hưởng của độ dày đến hiệu ứng cách nhiệt của nhiệt làm suy yếu khi tăng từ 20 mm đến 30 mm, độ dẫn nhiệt chỉ giảm 5%-8%, vì bức xạ nhiệt trở thành chế độ truyền nhiệt chính ở nhiệt độ cao và chỉ đơn giản là tăng độ dày có độ dày khi giảm nhiệt. Trong các ứng dụng thực tế, các cấu trúc tổng hợp cần được chọn theo nhiệt độ làm việc: một lớp cảm giác bằng sợi carbon duy nhất có thể được sử dụng dưới 500, với độ dày 10-15mm; Đối với 800-1200, một cấu trúc tổng hợp của lớp cảm giác bằng sợi carbon, được yêu cầu, đó là, mỗi cảm giác sợi carbon 10 mm được khớp với lớp phản xạ bằng nhôm, sử dụng lớp phản xạ để chặn bức xạ nhiệt. Tại thời điểm này, tổng độ dày được kiểm soát ở mức 20-25mm có thể đạt được hiệu ứng lý tưởng và độ dày quá mức sẽ làm tăng tải trọng của thiết bị. Trong quá trình cài đặt, cần phải đảm bảo rằng lớp cách nhiệt là liền mạch, với sự chồng lên 5-10mm ở các khớp và cố định với khâu sợi có khả năng chống nhiệt độ cao để ngăn không khí nóng xâm nhập qua các khoảng trống.
Phương pháp thực hiện để tăng cường sức mạnh của sợi carbon cảm thấy thông qua xử lý hóa học
Để tăng cường sức mạnh của cảm giác bằng sợi carbon thông qua xử lý hóa học, cần phải áp dụng một quá trình sản xuất thấm để tăng cường cấu trúc tổng thể, nhằm vào lực liên kết yếu giữa các sợi của nó. Một phương pháp thường được sử dụng là điều trị tẩm nhựa: Chọn nhựa epoxy kháng nhiệt độ cao (điện trở nhiệt độ ≥200 ℃), trộn với chất chữa bệnh ở tỷ lệ 10: 1, thêm một lượng acetone thích hợp để loãng với độ nhớt 500-800mpa. Đảm bảo rằng nhựa hoàn toàn xâm nhập vào lỗ chân lông. Lấy nó ra và siết nó bằng một con lăn để kiểm soát hàm lượng nhựa đến 30% -40% trọng lượng cảm thấy (vượt quá sẽ tăng trọng lượng, trong khi không đủ sẽ hạn chế hiệu ứng tăng cường), sau đó cắt trước trong lò ở 120 ℃ trong 1 giờ và sau đó gắn nó đến 180 giờ để xử lý trong 2 giờ. Sau khi điều trị này, độ bền kéo của cảm giác bằng sợi carbon có thể tăng 50%-80%và khả năng chống nước mắt được cải thiện đáng kể hơn. Đối với các kịch bản đòi hỏi sức mạnh cao hơn, có thể sử dụng điều trị điều trị bằng ống nano carbon: Ngâm cảm giác bằng sợi carbon trong phân tán ống nano carbon (nồng độ 0,5%-1%), thực hiện xử lý siêu âm trong 30 phút để làm cho ống nano carbon tuân thủ bề mặt sợi, sau đó không được điều trị bằng cách bào chữa. Các ống nano carbon sẽ tạo thành một cấu trúc cầu nối giữa các sợi giữa các sợi, cải thiện hơn nữa sức mạnh trong khi vẫn giữ được điện trở ở nhiệt độ cao của vật liệu. Cảm giác bằng sợi carbon được xử lý cần phải trải qua thử nghiệm sức mạnh để đảm bảo rằng độ bền kéo là ≥50MPa, đáp ứng các yêu cầu về ổ trục kết cấu.
Trước
