5 نوع عمده از روش های اصلاح سطح برای فیبر کربن

فیبر کربن (CF)، به عنوان یک نوع جدید از مواد تقویت شده کامپوزیت، به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گرفته است و توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. با این حال، سطح CF نسبتا صاف است و هیچ گروه فعالی ندارد. سطح الیاف از نظر شیمیایی بی اثر است، بنابراین فیبر آب دوستی ضعیف و چسبندگی ضعیفی به ماتریکس دارد و به راحتی می افتد. بنابراین، بهبود رابط بین CF و تقویت ماتریس ضروری است.

تاکنون روش‌های متداول اصلاح سطح فیبر کربن عمدتاً شامل اصلاح پوشش، اصلاح پیوند سطحی، اصلاح اکسیداسیون، اصلاح پلاسما و اصلاح مفصل است که در این میان عملیات اکسیداسیون و عملیات پیوند سطحی محبوب‌تر هستند. مواد و روش ها. این روش‌های اصلاح، ترشوندگی الیاف، پیوند شیمیایی، و درهم‌تنیدگی مکانیکی با ماتریس را بهبود می‌بخشند تا لایه‌ای انتقالی را تشکیل دهند، انتقال تنش یکنواخت را افزایش دهند و تمرکز تنش را کاهش دهند.

سطح فیبر کربن صاف است، گروه های فعال کمی دارد و محکم به ماتریکس نمی چسبد. در کاربردهای معمولی، بهبود میزان چسبندگی ضروری است. یک روش این است که سطح صاف فیبر کربن را از طریق اثرات فیزیکی، ایجاد شیارها یا سوراخ‌های کوچک برای افزایش سطح تماس با مواد ماتریس، زبر کنیم. پلیمرها یا نانوذرات را می توان در فیبر پر کرد. در شیارهای روی سطح، فیبر و پلیمر را می توان به صورت مکانیکی از طریق شکل ناهموار سطح الیاف پس از پخت به هم قفل کرد، که منجر به یک اثر درهم تنیده مکانیکی آشکار بین فیبر و ماتریس می شود که برای بهبود استحکام رابط مفید است.

1. اصلاح پوشش

اصلاح پوشش فیبر کربن می تواند مواد مختلفی مانند نمک های فلزی، آلیاژهای فلزی، نانومواد کربن و غیره را از طریق پاشش، رسوب فیزیکی یا شیمیایی، پلیمرها، روش های سل-ژل و فرآیندهای پوشش پوشش دهد. سطح CF ها پس از پوشش دهی دارای خواص متفاوتی است.

2. پیوند سطحی

پیوند سطح فیبر کربن یک روش اصلاح CF از پایین به بالا است که به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است. در مقایسه با روش های اکسیداسیون و پوشش سطحی، پیوند سطحی می تواند به پلیمر پیوند شده چسبندگی بهتری به سطح CF بدهد. از طریق تشعشع یا واکنش شیمیایی، واکنش پیوند بر روی سطح CF ها آغاز می شود و پلیمرهایی با گروه های عاملی بر روی سطح CF ها وارد می شوند که استحکام رابط ماده کامپوزیت را بهبود می بخشد.

3. درمان اکسیداسیون

عملیات اکسیداسیون فیبر کربن یک روش اصلاح ساده است که نه تنها توزیع منافذ و اندازه منافذ را در سطح CF افزایش می‌دهد، بلکه غلظت‌های مختلف گروه‌های عاملی حاوی اکسیژن را نیز معرفی می‌کند که تأثیر قابل‌توجهی بر چسبندگی رابط مواد و راندمان بی‌حرکتی دارد. IE). نفوذ.

4. درمان با پلاسما

درمان پلاسما یک روش درمانی برجسته و موفق برای انواع مواد از جمله مواد کربنی است. پلاسما با انرژی کافی برای برخورد به سطح CF استفاده می شود، که باعث شکستن و سازماندهی مجدد پیوندهای شیمیایی روی سطح می شود، در نتیجه ساختار سطح و عملکرد فیبر کربن برای دستیابی به چسبندگی خوب بین CF و ماده ماتریس بهبود می یابد. درمان پلاسما دارای مزایای عملیات ساده، راندمان بالا، سبز و حفاظت از محیط زیست است.

5. اصلاح مشترک

روش های اصلاح تکی که در بالا ذکر شد کم و بیش دارای نقص هستند. به عنوان مثال، CF اصلاح شده با پوشش، چسبندگی کم بین پوشش و CF دارد، نیاز به استفاده از حلال ها در طول فرآیند تولید دارد، راندمان آماده سازی پایینی دارد و تولید مداوم آن دشوار است. سرمایه گذاری در تجهیزات تصفیه پلاسما گران است. در اکسیداسیون شیمیایی مرطوب و الکترولیز برخی از آلودگی های مایع در طی عملیات شیمیایی اجتناب ناپذیر است و شرایط اصلاح باید دقیقاً در اکسیداسیون فاز گاز کنترل شود تا از اکسیداسیون بیش از حد از تخریب ساختار داخلی CF و استفاده از نانومواد یا پلیمرهای پیوندی برای اصلاح جلوگیری شود. سطح الیاف کربن پیچیده است.

بنابراین، هنگام اصلاح سطح فیبر کربن، اصلاح مفصل با استفاده از روش های اصلاح چندگانه می تواند از کاستی های استفاده از آنها به تنهایی جلوگیری کند و مزیت ها را با یکدیگر ترکیب کند. این جهت اصلی درمان اصلاح سطح فیبر کربن در آینده است.