1. Pré-tratamento de feltro de superfície de fibra de carbono
Antes do tratamento e modificação da superfície, o feltro de superfície de fibra de carbono primeiro precisa ser pré-tratado para remover impurezas superficiais e manchas de óleo. Isso geralmente envolve as seguintes etapas:
Limpeza: Use solventes orgânicos como álcool, ácido acético ou acetona para limpar ou molhar o feltro da superfície de fibra de carbono para remover graxa, poeira, asfalto e outros contaminantes. Esta etapa garante a limpeza do feltro superficial de fibra de carbono e fornece uma base limpa para processamento subsequente.
Rugosidade da superfície: Para proporcionar melhor adesão e impregnação, o feltro superficial da fibra de carbono precisa ser rugoso. Isto pode ser conseguido lixando levemente o feltro superficial de fibra de carbono por meios mecânicos, como lixa ou esmeril, para aumentar a rugosidade da superfície. A superfície áspera ajuda a aumentar a força de ligação entre a fibra de carbono e o material da matriz e melhora o desempenho do material compósito.
Pré-oxidação em baixa temperatura: Em alguns casos, o feltro da superfície da fibra de carbono também precisa ser pré-oxidado. O objetivo da pré-oxidação é cíclicar as cadeias moleculares lineares na fibra bruta em uma estrutura resistente ao calor para garantir que ela não queime ou derreta durante o processo subsequente de carbonização em alta temperatura e evite derretimento e filamentação. Esta etapa geralmente é realizada em nitrogênio ou ar, e a desidratação da fibra é obtida controlando a taxa de aquecimento e o tempo de aquecimento. A pré-oxidação no ar é mais propícia à reação de desidratação.
2. Tratamento de superfície de feltro de superfície de fibra de carbono
O objetivo do tratamento de superfície é aumentar a rugosidade do feltro de superfície de fibra de carbono e melhorar sua área de contato e força de ligação com o material da matriz. Os métodos de tratamento de superfície comumente usados incluem:
Método de oxidação química: Use oxidantes para oxidar a superfície do fibras de carbono para gerar grupos funcionais contendo oxigênio, aumentar a polaridade da superfície e melhorar a compatibilidade com materiais de matriz.
Método de oxidação eletroquímica: Em uma solução eletrolítica, a superfície da fibra de carbono é oxidada pela aplicação de corrente elétrica para gerar uma camada de óxido mais uniforme.
Método de tratamento de plasma: Use plasma para bombardear a superfície da fibra de carbono para causar corrosão e oxidação da superfície, aumentando a rugosidade e a atividade da superfície.
3. Tratamento de modificação de feltro de superfície de fibra de carbono
O tratamento de modificação visa melhorar ainda mais as propriedades da interface entre fibra de carbono e materiais de matriz através da introdução de grupos funcionais ou substâncias específicas. Os métodos de modificação comuns incluem:
Modificação do revestimento: Revestir uma camada de materiais de revestimento com propriedades específicas, como polímeros, metais ou cerâmicas, na superfície da fibra de carbono para melhorar sua resistência ao desgaste, resistência à corrosão ou condutividade térmica.
Modificação do enxerto: Enxerto de cadeias moleculares com propriedades específicas na superfície da fibra de carbono por meio de reações químicas, alterando assim suas propriedades químicas superficiais e aumentando a força de ligação da interface com o material da matriz.
Modificação composta: Fibra de carbono composta com outros materiais (como nanopartículas, nanotubos de carbono, etc.) para formar materiais compósitos com excelentes propriedades, melhorando ainda mais o desempenho da fibra de carbono.
4. Pós-processamento e avaliação de desempenho
Após o tratamento e modificação da superfície, o tapete de fibra de carbono precisa passar por pós-processamento e avaliação de desempenho para garantir que atenda aos requisitos de uso.
Pós-processamento: Limpe e seque o feltro superficial de fibra de carbono modificado para remover resíduos e impurezas geradas durante o processo de tratamento.
Avaliação de desempenho: Use uma série de métodos experimentais para avaliar o desempenho da manta de superfície de fibra de carbono modificada, incluindo resistência de ligação de interface, propriedades mecânicas, propriedades térmicas, etc. para melhor desempenho.
5. Coisas a serem observadas
Durante o processo de tratamento e modificação de superfície do feltro superficial de fibra de carbono, você precisa prestar atenção aos seguintes pontos:
Escolha métodos de tratamento e modificadores apropriados para garantir efeitos ideais de tratamento e modificação.
Controle parâmetros como temperatura e tempo durante o processamento e modificação para evitar danos às fibras de carbono.
O feltro superficial de fibra de carbono tratado é cuidadosamente lavado e seco para remover resíduos e impurezas. Realize uma avaliação rigorosa de desempenho no feltro de superfície de fibra de carbono modificado para garantir que ele atenda aos requisitos de uso.
O tratamento superficial e modificação do feltro superficial de fibra de carbono é um processo complexo e delicado que requer consideração abrangente de vários fatores para obter o melhor efeito de melhoria de desempenho. Através de métodos razoáveis de tratamento e modificação, a força de ligação da interface entre a fibra de carbono e o material da matriz pode ser significativamente melhorada, o desempenho geral do material compósito pode ser aprimorado e um forte suporte pode ser fornecido para a ampla aplicação de fibra de carbono.
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