5 Jenis Utama Metode Modifikasi Permukaan Untuk Serat Karbon

Serat karbon (CF) sebagai material penguat komposit jenis baru telah banyak digunakan di berbagai industri dan menarik banyak perhatian. Namun permukaan CF relatif halus dan tidak memiliki gugus aktif. Permukaan serat bersifat inert secara kimia, sehingga serat memiliki hidrofilisitas yang buruk dan daya rekat yang buruk terhadap matriks, serta mudah rontok. Oleh karena itu, perlu dilakukan perbaikan antarmuka antara CF dan penguatan matriks.

Sejauh ini, metode modifikasi permukaan serat karbon yang umum terutama mencakup modifikasi pelapisan, modifikasi cangkok permukaan, modifikasi oksidasi, modifikasi plasma dan modifikasi sambungan, di antaranya perlakuan oksidasi dan perlakuan pencangkokan permukaan lebih populer. Metode. Metode modifikasi ini meningkatkan keterbasahan serat, ikatan kimia, dan penguncian mekanis dengan matriks untuk membentuk lapisan transisi, meningkatkan transmisi tegangan yang seragam, dan mengurangi konsentrasi tegangan.

Permukaan serat karbon halus, memiliki sedikit gugus aktif, dan tidak melekat kuat pada matriks. Dalam aplikasi normal, tingkat adhesi perlu ditingkatkan. Salah satu caranya adalah dengan memperkeras permukaan serat karbon yang halus melalui efek fisik, membuat alur atau lubang kecil untuk meningkatkan area kontak dengan material matriks. Polimer atau nanopartikel dapat diisi ke dalam serat. Dalam alur di permukaan, serat dan polimer dapat dikunci secara mekanis melalui bentuk kasar permukaan serat setelah proses pengawetan, menghasilkan efek interlocking mekanis yang jelas antara serat dan matriks, yang bermanfaat untuk meningkatkan kekuatan antarmuka.

1. Modifikasi pelapisan

Modifikasi pelapisan serat karbon dapat mencakup berbagai bahan, seperti garam logam, paduan logam, bahan nano karbon, dll., melalui penyemprotan, pengendapan fisik atau kimia, polimer, metode sol-gel, dan proses pelapisan. Setelah pelapisan, permukaan CF memiliki sifat yang berbeda-beda.

2. Pencangkokan permukaan

Pencangkokan permukaan serat karbon adalah metode modifikasi CFｓ dari bawah ke atas yang dipelajari secara ekstensif. Dibandingkan dengan metode oksidasi dan pelapisan permukaan, pencangkokan permukaan dapat memberikan daya rekat polimer yang dicangkokkan lebih baik pada permukaan CF. Melalui radiasi atau reaksi kimia, reaksi pencangkokan dipicu pada permukaan CF, dan polimer dengan gugus fungsi dimasukkan pada permukaan CF, yang meningkatkan kekuatan antarmuka material komposit.

3. Perawatan oksidasi

Perlakuan oksidasi serat karbon adalah metode modifikasi sederhana yang tidak hanya meningkatkan distribusi pori dan ukuran pori pada permukaan CF, tetapi juga memperkenalkan konsentrasi gugus fungsi yang mengandung oksigen yang berbeda, yang memiliki dampak signifikan pada adhesi antarmuka material dan efisiensi imobilisasi ( YAITU). Pengaruh.

4. Perawatan plasma

Perawatan plasma adalah metode perawatan yang menonjol dan berhasil untuk berbagai bahan, termasuk bahan karbon. Plasma berenergi cukup tinggi digunakan untuk mengenai permukaan CF, menyebabkan ikatan kimia terputus dan tersusun kembali pada permukaan, sehingga meningkatkan struktur permukaan dan kinerja serat karbon untuk mencapai adhesi yang baik antara CF dan material matriks. Perawatan plasma memiliki keunggulan pengoperasian sederhana, efisiensi tinggi, ramah lingkungan dan perlindungan lingkungan.

5. Modifikasi bersama

Metode modifikasi tunggal yang disebutkan di atas memiliki lebih banyak atau lebih sedikit cacat. Misalnya, CF yang dimodifikasi pelapisan memiliki daya rekat yang rendah antara lapisan dan CF, memerlukan penggunaan pelarut selama proses pembuatan, memiliki efisiensi persiapan yang rendah, dan sulit untuk diproduksi secara terus menerus; investasi pada peralatan pengolahan plasma mahal; dalam oksidasi kimia basah dan elektrolisis Beberapa kontaminasi cairan tidak dapat dihindari selama pengolahan kimia, dan kondisi modifikasi harus dikontrol secara tepat dalam oksidasi fase gas untuk mencegah oksidasi berlebihan merusak struktur internal CF, dan penggunaan bahan nano atau polimer cangkok untuk memodifikasi permukaan serat karbon itu rumit.

Oleh karena itu, ketika memodifikasi permukaan serat karbon, modifikasi gabungan dengan menggunakan beberapa metode modifikasi dapat menghindari kekurangan jika digunakan sendiri dan menggabungkan kelebihan satu sama lain. Ini adalah arah utama perawatan modifikasi permukaan serat karbon di masa depan.