คาร์บอนไฟเบอร์สามารถรู้สึกได้ถึงความต้องการทางเทคนิคสำหรับวัสดุที่มีประสิทธิภาพสูงในหลายสาขาได้อย่างไร

เหตุใดความรู้สึกของคาร์บอนไฟเบอร์จึงกลายเป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับวัสดุที่มีประสิทธิภาพสูงในสาขาต่างๆ

รู้สึกว่าคาร์บอนไฟเบอร์ ด้วยคุณสมบัติคอมโพสิตของน้ำหนักเบาความต้านทานอุณหภูมิสูงและความแข็งแรงสูงได้กลายเป็นทางเลือกสำคัญสำหรับวัสดุดั้งเดิมในการป้องกันสิ่งแวดล้อมพลังงานการบินและอวกาศและสาขาอื่น ๆ ข้อได้เปรียบหลักของมันเกิดจากโครงสร้างและองค์ประกอบที่เป็นเอกลักษณ์: เครือข่ายที่มีรูพรุนที่เกิดจากเส้นใยคาร์บอนที่ไม่เป็นระเบียบไม่เพียง แต่ยังคงรักษาความแข็งแรงของเส้นใยคาร์บอนเอง (ความต้านทานแรงดึงสูงถึง 3000MPa หรือมากกว่า) แต่ยังมีการซึมผ่านของอากาศที่ยอดเยี่ยมและการดูดซับ ในแง่ของน้ำหนักความรู้สึกของคาร์บอนไฟเบอร์มีความหนาแน่นเพียง 1.6-2.0g/cm³น้อยกว่าหนึ่งในสี่ของเหล็ก แต่ก็สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงกว่า 2,000 ℃ซึ่งเกินขีด จำกัด ความต้านทานความร้อนของวัสดุโลหะ ลักษณะนี้ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานการกรองที่อุณหภูมิสูง (เช่นการรักษาด้วยก๊าซเตาเผาเตาเผา) ซึ่งสามารถทนต่ออุณหภูมิก๊าซไอเสียสูงได้ในขณะที่สกัดกั้นอนุภาคผ่านโครงสร้างที่มีรูพรุน ในภาคพลังงานเมื่อใช้เป็นพื้นผิวอิเล็กโทรดแบตเตอรี่จะสามารถตอบสนองความต้องการของการนำไฟฟ้าและการซึมผ่านอิเล็กโทรไลต์พร้อมกัน นอกจากนี้ความรู้สึกของคาร์บอนไฟเบอร์แสดงให้เห็นถึงความเสถียรทางเคมีที่แข็งแกร่งมากและแทบจะไม่ทำปฏิกิริยากับกรดหรือด่างยกเว้นสารออกซิแดนท์ที่แข็งแกร่งเพียงไม่กี่ตัวทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในระยะยาวในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อน เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุทางเลือกเช่นความรู้สึกของเส้นใยแก้วมันมีความต้านทานต่อความเหนื่อยล้าที่ดีขึ้นและมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นและมีการแตกหักน้อยกว่าหลังจากความเครียดซ้ำ ๆ ดังนั้นจึงครอบครองตำแหน่งที่ไม่สามารถถูกแทนที่ได้ในการใช้งานระดับสูงที่ต้องใช้ทั้งประสิทธิภาพและอายุยืน

การทดสอบประสิทธิภาพและการประยุกต์ใช้ความรู้สึกของคาร์บอนไฟเบอร์ในการกรองควันอุณหภูมิสูง

ในสถานการณ์การกรองควันที่อุณหภูมิสูงเช่นเตาเผาอุตสาหกรรมและการเผาของเสียประสิทธิภาพการกรองและความเสถียรของคาร์บอนไฟเบอร์รู้สึกว่าจำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบผ่านการทดสอบมาตรฐาน วิธีการทดสอบที่ใช้กันทั่วไปคือ“ การทดลองจำลองก๊าซไอเสียอุณหภูมิสูง”: แก้ไขตัวอย่างคาร์บอนไฟเบอร์หนา 5-10 มม. ในอุปกรณ์กรองแนะนำก๊าซไอเสียจำลองที่มีอนุภาคที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง0.1-10μm มาตรฐานที่ผ่านการรับรองคือประสิทธิภาพการกรองสำหรับอนุภาคที่มีขนาดใหญ่กว่า0.3μmคือ≥99% และการเพิ่มขึ้นของความต้านทานการกรองไม่เกิน 30% ของค่าเริ่มต้น ในการใช้งานจริงจะต้องเลือกวิธีการรักษาตามองค์ประกอบของก๊าซไอเสีย: สำหรับก๊าซไอเสียที่มีก๊าซที่เป็นกรด (เช่นหมอกกรดซัลฟิวริก), ความรู้สึกที่ได้รับการรักษาด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ที่ผ่านการบำบัดด้วยไซเลนเพื่อเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนผ่านการดัดแปลงพื้นผิว; สำหรับสถานการณ์ที่มีอนุภาคมันร่างกายที่รู้สึกควรได้รับการรักษาด้วยการเคลือบที่ไม่เข้ากับน้ำเพื่อหลีกเลี่ยงการอุดตันของรูขุมขน ในระหว่างการติดตั้งจะต้องรู้สึกว่าคาร์บอนไฟเบอร์จะต้องทำในถุงกรองจีบเพื่อเพิ่มพื้นที่การกรองในขณะที่ลดความต้านทานอากาศด้วยระยะห่าง 10-15 ซม. ระหว่างถุงกรองเพื่อให้แน่ใจว่าทางผ่านของก๊าซไอเสีย ในระหว่างการใช้งานการทำความสะอาด back-back-back-back-back-back (โดยใช้อากาศอัด 200-300 ℃สำหรับการล้างย้อนกลับ) ควรดำเนินการทุก 3-6 เดือนเพื่อกำจัดอนุภาคที่ติดอยู่กับพื้นผิวและรักษาเสถียรภาพของประสิทธิภาพการกรอง

การวิเคราะห์เปรียบเทียบความต้านทานการกัดกร่อนระหว่างความรู้สึกของคาร์บอนไฟเบอร์และเส้นใยแก้ว

ความแตกต่างของความต้านทานการกัดกร่อนระหว่างความรู้สึกของคาร์บอนไฟเบอร์และความรู้สึกของเส้นใยแก้วส่วนใหญ่สะท้อนให้เห็นในความเสถียรทางเคมีและความสามารถในการปรับตัวทางสิ่งแวดล้อมและการเลือกควรขึ้นอยู่กับลักษณะกลางของสถานการณ์การใช้งาน ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด (เช่นการบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรมด้วย pH 2-4) ความรู้สึกของคาร์บอนไฟเบอร์แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่สำคัญ: องค์ประกอบหลักคือคาร์บอนซึ่งมีความเฉื่อยทางเคมีที่แข็งแกร่ง เมื่อสัมผัสกับกรดที่ไม่ใช่ออกซิไดซ์ในระยะยาวเช่นกรดไฮโดรคลอริกและกรดซัลฟูริกอัตราการสูญเสียน้ำหนักน้อยกว่า 1% ต่อปีในขณะที่เส้นใยแก้วรู้สึก (มีซิลิกอนไดออกไซด์) จะสึกกรดด้วยกรดเนื่องจากพื้นผิวซิลิคอน-ออกซิเจน ในสภาพแวดล้อมอัลคาไลน์ (เช่นระบบ desulfurization ก๊าซไอเสียที่มีค่า pH 10-12) ความต้านทานการกัดกร่อนของทั้งสองมีความคล้ายคลึงกัน แต่ความรู้สึกของคาร์บอนไฟเบอร์มีความสามารถในการต่อต้านการกีดขวางที่ดีขึ้น สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีฟลูออไรด์ (เช่นการบำบัดด้วยก๊าซของเสียในเซลล์อิเล็กโทรไลต์ของพืชอลูมิเนียม) ความทนทานของความรู้สึกของคาร์บอนไฟเบอร์นั้นเหนือกว่าความรู้สึกของเส้นใยแก้วเพราะไอออนฟลูออไรด์จะทำปฏิกิริยากับซิลิกอนในแก้ว นอกจากนี้ความรู้สึกของคาร์บอนไฟเบอร์นั้นแทบจะไม่ได้รับผลกระทบในตัวทำละลายอินทรีย์ (เช่นโทลูอีนและอะซิโตน) ในขณะที่การเคลือบเรซินของเส้นใยแก้วรู้สึกอาจละลายได้ส่งผลให้โครงสร้างหลวม

จุดสำคัญในการประมวลผลและเทคโนโลยีการตัดสำหรับพื้นผิวอิเล็กโทรดคาร์บอนไฟเบอร์รู้สึก

เมื่อการประมวลผลคาร์บอนไฟเบอร์รู้สึกลงในพื้นผิวอิเล็กโทรดแบตเตอรี่การตัดความแม่นยำและการรักษาพื้นผิวส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของอิเล็กโทรดซึ่งต้องมีการควบคุมรายละเอียดกระบวนการอย่างเข้มงวด ก่อนที่จะตัดความรู้สึกของคาร์บอนไฟเบอร์จะต้องได้รับการรักษาล่วงหน้า: วางให้แบนในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิ 20-25 ℃และความชื้น 40% -60% เป็นเวลา 24 ชั่วโมงเพื่อกำจัดความเครียดภายในในวัสดุและหลีกเลี่ยงการแปรปรวนหลังจากตัด ควรใช้เครื่องตัดด้วยเลเซอร์สำหรับการตัดโดยมีการตั้งค่าพลังงานเลเซอร์เป็น 50-80W และความเร็วในการตัด 50-100 มม./วินาที วิธีนี้สามารถหลีกเลี่ยงการไหลของเส้นใยขอบที่เกิดจากการตัดเชิงกลและในเวลาเดียวกันขอบตัดจะถูกละลายทันทีโดยอุณหภูมิสูงเพื่อสร้างขอบปิดผนึกที่เรียบ ควรควบคุมข้อผิดพลาดขนาดการตัดภายใน± 0.1 มม. โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสารตั้งต้นที่ใช้ในแบตเตอรี่ลามิเนต การเบี่ยงเบนขนาดที่มากเกินไปจะนำไปสู่การจัดตำแหน่งอิเล็กโทรดที่ไม่ดีและส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการจ่ายประจุ หลังจากการตัดต้องใช้การรักษาด้วยการกระตุ้นพื้นผิว: แช่คาร์บอนไฟเบอร์ในสารละลายกรดไนตริก 5% -10% ให้รักษาไว้ที่ 60 ℃เป็นเวลา 2 ชั่วโมงนำออกมาแล้วล้างออกด้วยน้ำปราศจากไอออนจนเป็นกลาง หลังจากการอบแห้งจำนวนกลุ่มไฮดรอกซิลพื้นผิวสามารถเพิ่มขึ้นได้มากกว่า 30%เพิ่มแรงพันธะด้วยวัสดุที่ใช้งานอิเล็กโทรด พื้นผิวที่ได้รับการบำบัดควรเคลือบด้วยขั้วไฟฟ้าภายใน 48 ชั่วโมงเพื่อหลีกเลี่ยงการเสื่อมสภาพของกิจกรรมพื้นผิวเนื่องจากการได้รับแสงระยะยาว

กฎระเบียบกฎของคาร์บอนไฟเบอร์รู้สึกถึงความหนาของชั้นฉนวนต่อผลกระทบของฉนวนกันความร้อน

เมื่อความรู้สึกของคาร์บอนไฟเบอร์ถูกใช้เป็นชั้นฉนวนของอุปกรณ์อุณหภูมิสูงความสัมพันธ์ระหว่างความหนาและเอฟเฟกต์ฉนวนกันความร้อนนั้นไม่เป็นเชิงเส้นและจำเป็นต้องได้รับการออกแบบทางวิทยาศาสตร์ตามอุณหภูมิการทำงานของอุปกรณ์ ในช่วงจากอุณหภูมิห้องถึง 500 ℃ผลของฉนวนกันความร้อนจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเพิ่มความหนา: เมื่อความหนาเพิ่มขึ้นจาก 5 มม. ถึง 20 มม. การนำความร้อนจะลดลงจาก 0.05W/(M · K) เป็น 0.02W/(M · K) โอนย้าย. เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 800 ℃อิทธิพลของความหนาต่อเอฟเฟกต์ฉนวนกันความร้อนจะลดลง-เมื่อเพิ่มขึ้นจาก 20 มม. เป็น 30 มม. การนำความร้อนจะลดลงเพียง 5%-8%เนื่องจากการแผ่รังสีความร้อนกลายเป็นโหมดการถ่ายเทความร้อนหลักที่อุณหภูมิสูง ในการใช้งานจริงโครงสร้างคอมโพสิตจะต้องได้รับการคัดเลือกตามอุณหภูมิการทำงาน: ชั้นเดียวของความรู้สึกคาร์บอนไฟเบอร์สามารถใช้ต่ำกว่า 500 ℃ด้วยความหนา 10-15 มม.; สำหรับ 800-1200 ℃โครงสร้างคอมโพสิตของ "คาร์บอนไฟเบอร์รู้สึกว่าชั้นสะท้อนแสง" เป็นสิ่งจำเป็นนั่นคือความรู้สึกคาร์บอนไฟเบอร์ 10 มม. แต่ละอันจะถูกจับคู่กับชั้นสะท้อนแสงอลูมิเนียมฟอยล์ซึ่งใช้ชั้นสะท้อนแสงเพื่อป้องกันการแผ่รังสีความร้อน ในเวลานี้ความหนารวมที่ควบคุมที่ 20-25 มม. สามารถบรรลุผลในอุดมคติและความหนาที่มากเกินไปจะเพิ่มภาระของอุปกรณ์ ในระหว่างการติดตั้งมีความจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าชั้นฉนวนนั้นราบรื่นโดยมีการทับซ้อนกัน 5-10 มม. ที่ข้อต่อและจับด้วยการเย็บด้ายที่ทนต่ออุณหภูมิสูงเพื่อป้องกันไม่ให้อากาศร้อนทะลุผ่านช่องว่าง

วิธีการดำเนินการเพื่อเพิ่มความแข็งแรงของความรู้สึกของคาร์บอนไฟเบอร์ผ่านการบำบัดทางเคมี

เพื่อเพิ่มความแข็งแรงของความรู้สึกของคาร์บอนไฟเบอร์ผ่านการรักษาด้วยสารเคมีจำเป็นต้องใช้กระบวนการบ่มการบ่มเพื่อเสริมสร้างโครงสร้างโดยรวมโดยมีจุดมุ่งหมายที่แรงพันธะที่อ่อนแอระหว่างเส้นใย วิธีการที่ใช้กันทั่วไปคือการรักษาด้วยเรซิ่น: เลือกอีพอกซีเรซินที่ทนอุณหภูมิสูง (ความต้านทานอุณหภูมิ≥200℃) ผสมกับสารบ่มที่อัตราส่วน 10: 1 เพิ่มปริมาณอะซิโตนที่เหมาะสมลงไปที่ความหนืด 500-800mpa · S ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเรซินแทรกซึมเข้าไปในรูขุมขนอย่างเต็มที่ นำออกมาและบีบด้วยลูกกลิ้งเพื่อควบคุมปริมาณเรซินเป็น 30% -40% ของน้ำหนักสักหลาด (ส่วนเกินจะเพิ่มน้ำหนักในขณะที่ไม่เพียงพอจะ จำกัด ผลการเสริมความแข็งแกร่ง) จากนั้นรักษาไว้ล่วงหน้าในเตาอบที่ 120 ℃เป็นเวลา 1 ชั่วโมงแล้วให้ความร้อนเป็น 180 ℃ หลังการรักษานี้ความต้านทานแรงดึงของความรู้สึกคาร์บอนไฟเบอร์สามารถเพิ่มขึ้นได้ 50%-80%และความต้านทานการฉีกขาดดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ สำหรับสถานการณ์ที่ต้องใช้ความแข็งแรงสูงขึ้นการรักษาด้วยการปรับเปลี่ยนท่อนาโนคาร์บอนสามารถใช้: แช่ความรู้สึกของคาร์บอนไฟเบอร์ในการกระจายตัวของคาร์บอนนาโนทิวบ์ (ความเข้มข้น 0.5%-1%) ให้ทำการรักษาด้วยอัลตราโซนิกเป็นเวลา 30 นาที ท่อนาโนคาร์บอนจะสร้างโครงสร้าง“ เชื่อม” ระหว่างเส้นใยเพื่อปรับปรุงความแข็งแรงในขณะที่ยังคงความต้านทานอุณหภูมิสูงของวัสดุ คาร์บอนไฟเบอร์ที่ได้รับการบำบัดรู้สึกต้องการการทดสอบความแข็งแรงเพื่อให้แน่ใจว่ากำลังแรงดึงคือ≥50mpaตรงตามข้อกำหนดของแบริ่งโครงสร้าง