Süsinikkiu pinnatöötlusmeetod

Kuupäev:2022-05-28 Allikas: Fiber Composites Sirvi: 5204

Süsinikkiul on kõrge eritugevus, kõrge erimoodul, väsimuskindlus, korrosioonikindlus ja muud suurepärased omadused, mida kasutatakse laialdaselt lennunduses, sõjatööstuses, spordivarustuses ja muudes valdkondades. Süsinikkiududega tugevdatud polümerisatsioon

Süsinikkiul on kõrge eritugevus, kõrge erimoodul, väsimuskindlus, korrosioonikindlus ja muud suurepärased omadused, mida kasutatakse laialdaselt lennunduses, sõjatööstuses, spordivarustuses ja muudes valdkondades. Süsinikkiust tugevdatud polümeermaatrikskomposiitide mehaanilised omadused sõltuvad suuresti süsinikkiu ja maatriksi vahelise liidese omadustest. Süsinikkiu sile pind, kõrged emotsionaalsed omadused ja vähesed keemiliselt aktiivsed funktsionaalrühmad põhjustavad aga süsinikkiu ja maatriksvaigu vahelise nõrga liidese sideme ning liidese faas on sageli komposiitmaterjalide nõrk lüli. Süsinikkiust komposiitide liidese mikrostruktuur on tihedalt seotud liidese omadustega. Süsinikkiu pinnapolaarsus seisneb lõpuks süsinikkiu pinnamorfoloogias ja keemiliste funktsionaalrühmade tüüpides. Nii aktiivsete rühmade suurenemine kui ka süsinikkiu pinna kareduse suurenemine soodustavad süsinikkiu pinnaenergia suurenemist. Süsinikkiu pinna füüsikalised omadused hõlmavad peamiselt pinna morfoloogiat, pinna soone suurust ja jaotust, pinna karedust, pinna vaba energiat ja nii edasi. Pinna morfoloogia poolest on süsinikkiu pinnal palju poore, sooni, lisandeid ja kristalle, millel on suur mõju komposiitmaterjalide sidumisomadustele. Süsinikkiu pinna keemiline reaktsioonivõime on tihedalt seotud aktiivsete rühmade kontsentratsiooniga ja need aktiivsed rühmad on peamiselt hapnikku sisaldavad funktsionaalsed rühmad, nagu kerge rühm, spindlirühm ja epoksürühm. Funktsionaalrühmade arv süsinikkiu pinnal sõltub pinna elektrokeemilise töötluse meetodist ja kiu karboniseerumisastmest või temperatuurist. Näiteks happega töötlemine annab kiududele teistsugused funktsionaalrühmad kui leelistöötlus ja samade töötlemistingimuste korral, mida kõrgem on karboniseerimistemperatuur, seda vähem on funktsionaalseid rühmi. Madala mooduliga süsinikkiul on selle madala karboniseerumisastme tõttu üldiselt rohkem funktsionaalseid rühmi, nii et see reageerib epoksümaatriksi komposiitide valmistamisel epoksürühmaga, samas kui kõrge mooduliga süsinikkiudude süsteemi reaktsiooni võib ignoreerida ning kiud ja vaik peamiselt on neil nõrk interaktsioon. Paljud uuringud on näidanud, et komposiitide liideseomadusi saab tõhusalt parandada, muutes komposiitide liidese mikrostruktuuri süsinikkiu pinna modifitseerimise teel, mis on süsinikkiust kattematerjalide valdkonnas üks uurimispunkte.