Lào thế nào để cải thiện hiệu suất của các sợi bĂM bằng sợi carbon Thôn qua tiền xử lý? ​

Làm thế nào để điều trị oxy hóa tăng cường hiệu suất liên kết của sợi? ​
Là bước đầu tiên của tiền xử lý, điều trị oxy hóa có mục tiêu cốt lõi là giới thiệu các nhóm chức chứa oxy trên bề mặt sợi bằng các phương tiện cụ thể, do đó tăng cường hiệu suất liên kết của sợi với các vật liệu khác. Trong hoạt động thực tế, điều trị oxy hóa chủ yếu áp dụng hai phương pháp: quá trình oxy hóa pha khí và oxy hóa pha lỏng. ​
Quá trình oxy hóa pha khí là đặt tiền chất bằng sợi carbon trong một môi trường cụ thể có chứa các khí oxy hóa như oxy và ozone. Trong các điều kiện nhiệt độ và áp suất đã đặt, các phân tử khí oxy hóa phản ứng hóa học với các nguyên tử carbon trên bề mặt sợi. Khi phản ứng tiến hành, các nhóm chức chứa oxy như hydroxyl, carboxyl và carbonyl được hình thành dần trên bề mặt sợi. Sự xuất hiện của các nhóm chức năng này giống như thêm nhiều "điểm kết nối" trên bề mặt sợi, thay đổi tính chất hóa học và cấu trúc vật lý của bề mặt sợi. ​
Quá trình oxy hóa pha lỏng sử dụng các dung dịch oxy hóa mạnh như axit nitric và axit sunfuric. Sau khi tiền chất được ngâm trong dung dịch, chất oxy hóa mạnh trong dung dịch nhanh chóng tiếp xúc và phản ứng với bề mặt sợi, điều này cũng thúc đẩy việc tạo ra các nhóm chức chứa oxy. So với quá trình oxy hóa pha khí, quá trình oxy hóa pha lỏng có thể kiểm soát chính xác mức độ oxy hóa, và nồng độ dung dịch và thời gian xử lý có thể được điều chỉnh theo nhu cầu thực tế. Tuy nhiên, các yếu tố này phải được kiểm soát nghiêm ngặt trong quá trình hoạt động, bởi vì nếu xử lý không đúng cách, quá trình oxy hóa quá mức có thể làm hỏng cấu trúc bên trong của sợi và ảnh hưởng đến hiệu suất chung của sợi. ​
Khi sợi xơ bằng sợi carbon Được kết hợp với các vật liệu khác, các nhóm chức chứa oxy trên bề mặt đóng vai trò quan trọng. Lấy ma trận polymer làm ví dụ, các nhóm carboxyl trên bề mặt sợi có thể phản ứng hóa học với các nhóm hydroxyl trong polymer để tạo thành một liên kết hóa học mạnh, nhận ra kết nối hóa học giữa sợi và polymer. Ngoài ra, các nhóm chức chứa oxy cũng có thể được kết hợp chặt chẽ với vật liệu ma trận thông qua sự hấp phụ vật lý. Hiệu suất liên kết nâng cao này cho phép chất xơ và vật liệu ma trận hoạt động cùng nhau khi chịu lực và cùng chịu lực bên ngoài, tránh sự xuất hiện của giao diện và cải thiện đáng kể hiệu suất tổng thể của vật liệu composite. Trong việc sản xuất các bộ phận ô tô, các bộ phận nhựa được cắt bằng sợi carbon bị oxy hóa có thể phân tán tốt hơn lực tác động và tăng cường hiệu suất an toàn của xe khi xe gặp phải va chạm. ​
Làm thế nào để điều trị cacbon hóa cải thiện sức mạnh và mô đun sợi?
Carconization là một bước quan trọng trong việc điều trị tiền chất sợi carbon ở nhiệt độ cao. Mục đích chính của nó là loại bỏ các yếu tố không carbon khỏi sợi và tăng đáng kể hàm lượng carbon, do đó cải thiện đáng kể sức mạnh và mô đun của sợi. Quá trình này được thực hiện trong một lò nhiệt độ cao được bảo vệ bởi khí trơ. Khi nhiệt độ tăng dần, một loạt các thay đổi vật lý và hóa học phức tạp và quan trọng xảy ra bên trong sợi. ​
Quá trình cacbon hóa thường được chia thành nhiều giai đoạn. Trong giai đoạn ban đầu, hầu hết các nguyên tố không carbon trong tiền chất, chẳng hạn như hydro, oxy, nitơ, v.v., bắt đầu phân hủy và thoát ra dưới dạng khí. Khi các yếu tố không carbon tiếp tục tách ra, cấu trúc hóa học của sợi thay đổi đáng kể. Bước vào giai đoạn trung gian, các nguyên tử carbon bên trong sợi bắt đầu sắp xếp lại và kết hợp để tạo thành các liên kết carbon carbon ổn định hơn và mật độ của sợi tiếp tục tăng. Trong giai đoạn cuối, dưới tác động liên tục của nhiệt độ cao, sự sắp xếp của các nguyên tử carbon có trật tự hơn, cấu trúc của sợi trở nên dày đặc hơn, và sức mạnh và mô đun của nó được cải thiện rất nhiều. ​
Trong suốt quá trình cacbon hóa, vì các yếu tố không carbon được loại bỏ, một cấu trúc nhỏ gọn và ổn định hơn được xây dựng lại giữa các nguyên tử carbon. Sự thay đổi cấu trúc này làm giảm các khiếm khuyết bên trong của sợi và tăng mật độ, do đó tạo ra sợi quang cao hơn và mô đun. Sức mạnh cao hơn có nghĩa là sợi có thể chịu được sức căng lớn hơn mà không bị phá vỡ, và mô đun cao hơn có nghĩa là sợi có khả năng chống biến dạng mạnh hơn khi chịu lực. Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, các thành phần cấu trúc máy bay được làm từ các sợi composite sợi carbon hóa carbon hóa có thể chịu được sự căng thẳng lớn do máy bay tạo ra trong chuyến bay tốc độ cao và môi trường phức tạp, đảm bảo sự ổn định và an toàn của cấu trúc máy bay, đồng thời giúp đạt được thiết kế nhẹ của máy bay và giảm chi phí bay. ​
Làm thế nào để graphitization cải thiện độ dẫn của sợi và độ ổn định nhiệt? ​
Graphitization là một bước quan trọng trong việc tối ưu hóa hơn nữa hiệu suất của các sợi băm bằng sợi carbon. Nó có thể làm cho cấu trúc tinh thể của sợi thường xuyên hơn, do đó cải thiện độ dẫn và độ ổn định nhiệt của sợi. Quá trình điều trị này được thực hiện ở nhiệt độ cao hơn so với điều trị cacbon hóa. Dưới tác động mạnh mẽ của nhiệt độ cao, các nguyên tử carbon bên trong sợi có đủ năng lượng để bắt đầu vượt qua các ràng buộc của cấu trúc ban đầu, và trải qua chuyển động và sắp xếp lại bạo lực. ​
Để thúc đẩy sự biến đổi của các nguyên tử carbon thành cấu trúc tinh thể than chì, các chất xúc tác cụ thể, chẳng hạn như muối kim loại, đôi khi được thêm vào trong quá trình xử lý. Các chất xúc tác có thể làm giảm năng lượng kích hoạt cần thiết cho việc sắp xếp lại các nguyên tử carbon, tăng tốc quá trình graphitization và giúp tạo thành cấu trúc mạng lục giác thông thường hơn. Trong quá trình graphitization, các nguyên tử carbon được sắp xếp không đều dần được đặt hàng, và cuối cùng tạo thành một cấu trúc mạng lục giác có trật tự cao. ​
Cấu trúc tinh thể thường xuyên này có ảnh hưởng quan trọng đến hiệu suất của sợi. Về độ dẫn điện, do đường dẫn điện tử tốt của nó, các electron có thể di chuyển trơn tru hơn bên trong sợi, do đó cải thiện đáng kể độ dẫn của sợi. Trong lĩnh vực sản xuất thiết bị điện tử, sợi xơ bằng sợi carbon dẫn điện cao này có thể được sử dụng để sản xuất các bảng mạch hiệu suất cao, điện cực pin và các bộ phận khác để cải thiện hiệu suất của thiết bị điện tử. Về độ ổn định nhiệt, cấu trúc tinh thể thông thường làm cho sự liên kết giữa các nguyên tử carbon nhỏ gọn hơn và có trật tự. Trong một môi trường nhiệt độ cao, sợi có thể duy trì tốt hơn tính toàn vẹn cấu trúc của nó và chống lại biến dạng nhiệt và phân hủy nhiệt một cách hiệu quả. Trong các lĩnh vực công nghiệp nhiệt độ cao, chẳng hạn như luyện kim, gốm sứ và các ngành công nghiệp khác, các sợi băm bằng sợi carbon graphitized có thể được sử dụng làm vật liệu chống nhiệt độ cao, hoạt động ổn định trong một thời gian dài trong môi trường nhiệt độ cao, cung cấp bảo đảm đáng tin cậy cho sản xuất công nghiệp liên quan.