1. Cấu trúc lớp và đặc tính mô đun cao của sợi carbon
Sợi carbon, một vật liệu làm từ sợi hữu cơ cacbon hóa ở nhiệt độ cao, có cấu trúc nhiều lớp và kết nối liên kết cộng hóa trị, là nguồn của mô đun cao của nó. Trong quá trình cacbon hóa, các nguyên tố không carbon trong các sợi hữu cơ được loại bỏ dần dần, để lại cấu trúc lớp nguyên tử carbon định hướng cao. Các lớp nguyên tử carbon này được kết nối chặt chẽ bởi các liên kết cộng hóa trị mạnh, tạo thành một cấu trúc lớp tương tự như than chì nhưng với định hướng xen kẽ có trật tự hơn. Cấu trúc này cung cấp cho sợi carbon một mô đun cực kỳ cao theo hướng trục, nghĩa là khả năng chống biến dạng.
Mô đun cao là một đặc điểm quan trọng của vật liệu sợi carbon, có nghĩa là khi chịu lực, sợi carbon có thể duy trì sự ổn định hình dạng tốt và không dễ biến dạng. Tính năng này rất quan trọng cho các ứng dụng cần phải chịu được căng thẳng cao và tải trọng cao, chẳng hạn như hàng không vũ trụ, sản xuất ô tô, hàng thể thao và các lĩnh vực khác.
2. Duy trì mô đun cao và lợi thế của Bột sợi carbon xay cho các chất phụ gia dẫn điện
Bột sợi carbon xay cho các chất phụ gia dẫn điện là một vật liệu dạng hạt mịn thu được bằng cách nghiền sợi carbon thông qua một quá trình đặc biệt. Mặc dù kích thước hạt bị giảm, cấu trúc và tính chất cơ bản của sợi carbon được giữ lại, đặc biệt là các đặc tính mô đun cao của nó. Khi bột này được thêm vào vật liệu ma trận như một pha phụ gia hoặc gia cố dẫn điện, lợi thế mô đun cao của nó được thể hiện đầy đủ.
Cải thiện đáng kể mô đun của vật liệu
Các đặc tính mô đun cao của bột sợi carbon xay cho các chất phụ gia dẫn điện cho phép nó cải thiện đáng kể mô đun tổng thể của vật liệu khi thêm vào vật liệu ma trận. Điều này có nghĩa là vật liệu composite khó hơn và bền hơn khi chịu căng thẳng, và có thể chịu được biến dạng và tải trọng lớn hơn. Tính năng này đặc biệt quan trọng đối với các bộ phận cấu trúc đòi hỏi sức mạnh cao và độ cứng cao.
Tăng cường sự ổn định vật chất
Bột sợi carbon được phay mô đun cao cho các chất phụ gia dẫn điện cũng có thể tăng cường độ ổn định kích thước và độ ổn định nhiệt của vật liệu. Dưới sự thay đổi hoặc ứng suất nhiệt độ, vật liệu composite có thể duy trì hình dạng tốt và độ ổn định kích thước và không dễ bị biến dạng hoặc nứt. Tính năng này rất quan trọng cho thiết bị hoặc các thành phần cần làm việc trong môi trường khắc nghiệt.
Cải thiện khả năng chống mỏi vật liệu
Mô đun cao của bột sợi carbon xay cho các chất phụ gia dẫn điện cũng giúp cải thiện khả năng chống mỏi của vật liệu composite. Dưới tải trọng theo chu kỳ, vật liệu composite có thể duy trì tính chất cơ học tốt và độ bền và không dễ bị hỏng mệt mỏi. Điều này có ý nghĩa lớn đối với các bộ phận cấu trúc cần phải chịu được tải trọng xen kẽ trong một thời gian dài.
3. Quá trình chuẩn bị bột sợi carbon
Quá trình chuẩn bị bột sợi carbon là liên kết chính để đảm bảo rằng các đặc tính mô đun cao của nó được giữ lại và phát huy. Các bước chuẩn bị chính và các điểm xử lý của bột sợi carbon sẽ được giới thiệu chi tiết dưới đây.
Lựa chọn và tiền xử lý nguyên liệu thô
Việc chuẩn bị bột sợi carbon trước tiên đòi hỏi phải lựa chọn nguyên liệu bằng sợi carbon chất lượng cao. Polyacrylonitrile (PAN) sợi carbon dựa trên cơ sở được sử dụng làm nguyên liệu thô vì nó có tính chất cơ học tuyệt vời và hiệu ứng cacbon hóa. Sau khi lựa chọn nguyên liệu thô, tiền xử lý như làm sạch và sấy là cần thiết để loại bỏ các tạp chất và độ ẩm bề mặt để đảm bảo tiến trình trơn tru của quá trình xử lý tiếp theo.
Điều trị bằng cacbon hóa
Carconization là một trong những bước quan trọng trong việc chuẩn bị sợi carbon. Sợi carbon được xử lý trước được đặt trong lò nhiệt độ cao và chịu sự xử lý cacbon hóa nhiệt độ cao dưới sự bảo vệ của khí trơ (như nitơ). Nhiệt độ cacbon hóa thường được kiểm soát trong khoảng 1000-3000 và được điều chỉnh theo hiệu suất và mục đích của sợi carbon cần thiết. Trong quá trình cacbon hóa, các nguyên tố không carbon trong sợi hữu cơ được loại bỏ dần dần, để lại cấu trúc lớp nguyên tử carbon định hướng cao để tạo thành sợi carbon.
Nghiền và mài
Sợi carbon cacbon thường ở dạng sợi dài. Để đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng cụ thể, chúng cần được nghiền thành các hạt mịn. Quá trình nghiền có thể được thực hiện bằng cách nghiền cơ học, nghiền không khí và các phương pháp khác. Nghiền là để cải thiện hơn nữa độ mịn và tính đồng nhất của bột sợi carbon, thường sử dụng các thiết bị như nhà máy bóng và nhà máy rung. Thông qua nghiền và mài, có thể thu được bột sợi carbon với kích thước hạt đồng đều và có thể thu được sự phân tán tốt.
Xử lý và sửa đổi bề mặt
Để cải thiện khả năng tương thích và liên kết giữa bột sợi carbon và vật liệu ma trận, nó có thể được xử lý và sửa đổi bề mặt. Xử lý bề mặt có thể được thực hiện bằng cách xử lý hóa học, xử lý thể chất hoặc xử lý huyết tương để cải thiện hoạt động bề mặt và độ ẩm của bột sợi carbon. Sửa đổi là thay đổi tính chất bề mặt và cấu trúc hóa học của bột sợi carbon bằng cách thêm các chất phụ gia cụ thể hoặc thực hiện ghép hóa học và các phản ứng khác để đáp ứng tốt hơn nhu cầu của các ứng dụng cụ thể.
Trước
