Por que a fibra de carbono sentida se torna a escolha preferida para materiais de alto desempenho em vários campos
Feltro de fibra de carbono , com suas propriedades compostas de peso leve, alta resistência à temperatura e alta resistência, tornou -se uma alternativa essencial aos materiais tradicionais em proteção ambiental, energia, aeroespacial e outros campos. Suas vantagens principais decorrem de sua estrutura e composição exclusivas: uma rede porosa formada por fibras de carbono entrelaçadas não apenas mantém a alta resistência das próprias fibras de carbono (força de tração até 3000mpa ou mais), mas também possui excelente permeabilidade e adsorção do ar devido à sua porosidade (geralmente 40%-80%). Em termos de peso, a fibra de carbono sentida tem uma densidade de apenas 1,6-2,0g/cm³, menos de um quarto do aço, mas pode suportar temperaturas acima de 2000 ℃, excedendo em muito o limite de resistência ao calor dos materiais metálicos. Essa característica o torna adequado para aplicações de filtração de alta temperatura (como o tratamento de gás de combustão do forno industrial), onde pode tolerar altas temperaturas de gás de combustão enquanto interceptam partículas através de sua estrutura porosa. No setor de energia, quando usado como substrato do eletrodo da bateria, ele pode atender simultaneamente às necessidades de condutividade e permeabilidade ao eletrólito. Além disso, o feltro de fibra de carbono exibe estabilidade química extremamente forte e dificilmente reage com ácidos ou álcalis, exceto por alguns oxidantes fortes, tornando-o adequado para uso a longo prazo em ambientes corrosivos. Comparado a materiais alternativos como o feltro de fibra de vidro, ele tem melhor resistência à fadiga e é menos propenso a fragilização e fratura após o estresse repetido, ocupando assim uma posição insubstituível em aplicações de ponta que requerem desempenho e longevidade.
Teste de eficiência e aplicação de fibra de carbono sentida na filtração de fumaça de alta temperatura
Em cenários de filtração de fumaça de alta temperatura, como fornos industriais e incineração de resíduos, a eficiência da filtração e a estabilidade da fibra de carbono precisam ser verificadas através de testes padronizados. Um método de teste comumente usado é o “Experimento de simulação de gás de combustão de alta temperatura”: conserte uma amostra de feltro de fibra de carbono de 5 a 10 mm de espessura em um dispositivo de filtração, introduza o gás de combustão simulado contendo partículas com um diâmetro de 0,1-10 μm (temperatura definida para 800-1200 ℃, taxa de fluxo 1.5-2m/S) e medir a conclusão da partida antes e de 800-1200 ℃, 1,5-2m/s) e medir a partida antes da partida e medir a 1,5-2m e a temperatura da partida antes de 800-1200, a taxa de fluxo 1,5-2m/s) e medir a partida. O padrão qualificado é que a eficiência da filtração para partículas maiores que 0,3μm é ≥99%, e o aumento da resistência à filtração não excede 30% do valor inicial. Nas aplicações práticas, os métodos de tratamento precisam ser selecionados de acordo com a composição de gás de combustão: para gases ácidos com gás que contêm combustão (como névoa de ácido sulfúrico), o feltro de fibra de carbono tratado com silano deve ser usado para aumentar a resistência à corrosão através da modificação da superfície; Para cenários contendo partículas oleosas, o corpo de feltro deve ser tratado com um revestimento hidrofóbico para evitar o bloqueio dos poros. Durante a instalação, o feltro de fibra de carbono precisa ser transformado em sacos de filtro plissados para aumentar a área de filtração enquanto reduz a resistência ao ar, com um espaçamento de 10 a 15 cm entre os sacos de filtro para garantir a passagem uniforme do gás de combustão. Durante o uso, a limpeza de alta temperatura (usando o ar comprimida de 200-300 ℃ para purga reversa) deve ser realizada a cada 3-6 meses para remover as partículas presas à superfície e manter a estabilidade da eficiência da filtração.
Análise comparativa da resistência à corrosão entre feltro de fibra de carbono e feltro de fibra de vidro
A diferença na resistência à corrosão entre feltro de fibra de carbono e feltro de fibra de vidro é refletida principalmente na estabilidade química e na adaptabilidade ambiental, e a seleção deve se basear nas características médias do cenário de uso. Em ambientes ácidos (como o tratamento industrial de águas residuais com pH 2-4), o feltro da fibra de carbono mostra vantagens significativas: seu principal componente é o carbono, que tem forte inércia química. Quando em contato de longo prazo com ácidos não oxidantes, como ácido clorídrico e ácido sulfúrico, a taxa de perda de peso é inferior a 1% ao ano, enquanto o feltro de fibra de vidro (contendo dióxido de silício) será corroído por ácido devido à ligação da superfície. Em ambientes alcalinos (como sistemas de dessulfurização por gás de combustão com pH 10-12), a resistência à corrosão dos dois é relativamente semelhante, mas a fibra de carbono sentida tem uma melhor capacidade anti-embrato-a fibra de vidro sentida que pode ser graduada em 80 anos de reposição, a retenção de imóveis a longo prazo de imobiliários de longo prazo e a imóvel de imobiliário de imóveis. Para ambientes que contêm fluoretos (como tratamento de gás residual em células eletrolíticas de plantas de alumínio), a tolerância à fibra de carbono sentida é muito superior à do feltro de fibra de vidro, porque os íons fluoreto reagirão com o silício no vidro para formar gás fluoreto de silício, levando à degradação do material, enquanto a fibra de carbono não reage. Além disso, o feltro de fibra de carbono dificilmente é afetado em solventes orgânicos (como tolueno e acetona), enquanto o revestimento de resina de feltro de fibra de vidro pode ser dissolvido, resultando em estrutura solta.
Pontos -chave na tecnologia de processamento e corte para substratos de eletrodo de bateria de fibra de carbono
Ao processar o sentido da fibra de carbono nos substratos dos eletrodos da bateria, a precisão do corte e o tratamento da superfície afeta diretamente o desempenho do eletrodo, exigindo um controle rigoroso dos detalhes do processo. Antes de cortar, o feltro de fibra de carbono precisa ser pré-tratado: coloque-o em um ambiente com uma temperatura de 20-25 ℃ e umidade de 40% a 60% por 24 horas para eliminar o estresse interno no material e evitar deformação após o corte. Máquinas de corte a laser devem ser usadas para corte, com energia a laser definida para 50-80W e velocidade de corte 50-100 mm/s. Esse método pode evitar o derramamento de fibra de borda causado pelo corte mecânico e, ao mesmo tempo, a aresta de corte é derretida instantaneamente por alta temperatura para formar uma borda selada lisa, reduzindo o derramamento de impureza da fibra no uso subsequente. O erro de tamanho de corte deve ser controlado dentro de ± 0,1 mm, especialmente para substratos utilizados em baterias laminadas. O desvio excessivo do tamanho levará ao mau alinhamento do eletrodo e afetará a eficiência da descarga de carga. Após o corte, é necessário o tratamento de ativação da superfície: Mergulhe a fibra de carbono sentida em solução de ácido nítrico de 5% a 10%, trate-o em 60 ℃ por 2 horas, retire-o e enxágue com água desionizada até neutra. Após a secagem, o número de grupos hidroxila de superfície pode ser aumentado em mais de 30%, aumentando a força de ligação com materiais ativos do eletrodo. O substrato tratado deve ser revestido com eletrodos dentro de 48 horas para evitar a degradação da atividade da superfície devido à exposição a longo prazo.
Influence a lei da fibra de carbono sentida na espessura da camada de isolamento no efeito de isolamento térmico
Quando o sentido da fibra de carbono é usado como a camada de isolamento de equipamentos de alta temperatura, a relação entre sua espessura e efeito de isolamento térmico é não linear e precisa ser projetado cientificamente de acordo com a temperatura de trabalho do equipamento. In the range from room temperature to 500℃, the thermal insulation effect improves significantly with the increase of thickness: when the thickness increases from 5mm to 20mm, the thermal conductivity decreases from 0.05W/(m·K) to 0.02W/(m·K), and the thermal insulation performance increases by 60%, because the increased thickness extends the heat conduction path, and the static air layer in the pores hinders heat transfer. Quando a temperatura excede 800 ℃, a influência da espessura no efeito de isolamento térmico enfraquece-ao aumentar de 20 a 30 mm, a condutividade térmica diminui em apenas 5%a 8%, porque a radiação de calor se torna o modo de transferência de calor principal em alta temperatura e simplesmente o aumento da espessura tem um efeito limitado na redução da radiação de transferência de calor. Em aplicações práticas, as estruturas compostas precisam ser selecionadas de acordo com a temperatura de trabalho: uma única camada de feltro de fibra de carbono pode ser usada abaixo de 500 ℃, com uma espessura de 10 a 15 mm; Para 800-1200 ℃, é necessária uma estrutura composta de “camada reflexiva de feltro de fibra de carbono”, ou seja, cada feltro de fibra de carbono de 10 mm é comparado com uma camada reflexiva de alumínio, que usa a camada reflexiva para bloquear a radiação térmica. Nesse momento, a espessura total controlada em 20-25mm pode atingir o efeito ideal, e a espessura excessiva aumentará a carga do equipamento. Durante a instalação, é necessário garantir que a camada de isolamento seja perfeita, com sobreposição de 5 a 10 mm nas juntas e fixada com costura de rosca resistente a alta temperatura para impedir que o ar quente penetra nas lacunas.
Métodos de implementação para melhorar a força da fibra de carbono sentida através do tratamento químico
Para melhorar a força da fibra de carbono sentida através do tratamento químico, é necessário adotar um processo de impregnação de cura para fortalecer a estrutura geral, com o objetivo da fraca força de ligação entre suas fibras. Um método comumente usado é o tratamento de impregnação de resina: selecione resina epóxi resistente a alta temperatura (resistência à temperatura ≥200 ℃), misture-o com agente de cura a uma proporção de 10: 1, adicione uma quantidade apropriada de acetona para diluir a uma viscosidade de 500 a 800 mPa · S, a imersão completamente imersa (fibra de carbono em fibra, e a fibra de fibra e a fibra de 500 a 800 mPa · S, a imersão completamente (fibra de carbono, e a fibra de fibra e a fibra de fibra de 500 a 800 mPa · S. para garantir que a resina penetra totalmente nos poros. Retire-o e esprema-o com um rolo para controlar o conteúdo de resina para 30% a 40% do peso de feltro (o excesso aumentará o peso, enquanto insuficiente limitará o efeito de fortalecimento), depois a prenda em um forno a 120 ℃ por 1 hora e depois aqueça a estrutura de três horas. Após esse tratamento, a resistência à tração do feltro de fibra de carbono pode ser aumentada em 50%a 80%, e a resistência às lata de lacrimejamento é mais significativamente melhorada. Para cenários que requerem maior resistência, o tratamento de modificação de nanotubos de carbono pode ser usado: Mergulhe a fibra de carbono sentida em uma dispersão de nanotubos de carbono (concentração de 0,5%a 1%), realize tratamento ultrassônico por 30 minutos para fazer com que os nanotubos de carbono aderem à superfície da fibra e depois carbonize a 800 ℃ por 1 hora de proteção. Os nanotubos de carbono formarão uma estrutura de "ponte" entre as fibras, melhorando ainda mais a força, mantendo a resistência de alta temperatura do material. O feltro de fibra de carbono tratado precisa passar por testes de força para garantir que a resistência à tração seja ≥50MPa, atendendo aos requisitos de rolamento estrutural.
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