1. المعالجة المسبقة لسطح ألياف الكربون
قبل المعالجة السطحية والتعديل، شعر سطح ألياف الكربون يحتاج أولاً إلى المعالجة المسبقة لإزالة الشوائب السطحية وبقع الزيت. يتضمن هذا عادةً الخطوات التالية:
التنظيف: استخدم المذيبات العضوية مثل الكحول أو حمض الأسيتيك أو الأسيتون لمسح أو نقع سطح ألياف الكربون لإزالة الشحوم والغبار والأسفلت والملوثات الأخرى. تضمن هذه الخطوة نظافة سطح ألياف الكربون وتوفر قاعدة نظيفة للمعالجة اللاحقة.
خشونة السطح: من أجل توفير التصاق وتشريب أفضل، يجب تخشين سطح ألياف الكربون. ويمكن تحقيق ذلك عن طريق طحن سطح ألياف الكربون بشكل خفيف من خلال وسائل ميكانيكية، مثل ورق الصنفرة أو المطحنة، لزيادة خشونة السطح. يساعد السطح الخشن على تعزيز قوة الترابط بين ألياف الكربون والمادة الأساسية ويحسن أداء المادة المركبة.
الأكسدة المسبقة بدرجة حرارة منخفضة: في بعض الحالات، يحتاج سطح ألياف الكربون أيضًا إلى الأكسدة المسبقة. الغرض من الأكسدة المسبقة هو تحويل السلاسل الجزيئية الخطية في الألياف الخام إلى بنية مقاومة للحرارة للتأكد من أنها لن تحترق أو تذوب أثناء عملية الكربنة ذات درجة الحرارة العالية اللاحقة وتجنب الانصهار والخيوط. يتم تنفيذ هذه الخطوة عادة في النيتروجين أو الهواء، ويتم تحقيق تجفيف الألياف عن طريق التحكم في معدل التسخين ووقت التسخين. الأكسدة المسبقة في الهواء أكثر ملاءمة لتفاعل الجفاف.
2. شعر المعالجة السطحية لسطح ألياف الكربون
الغرض من المعالجة السطحية هو زيادة خشونة السطح شعر سطح ألياف الكربون وتحسين منطقة الاتصال وقوة الترابط مع مادة المصفوفة. تشمل طرق المعالجة السطحية الشائعة الاستخدام ما يلي:
طريقة الأكسدة الكيميائية: استخدام المواد المؤكسدة لأكسدة سطح ألياف الكربون لتوليد مجموعات وظيفية تحتوي على الأكسجين، وزيادة قطبية السطح، وتحسين التوافق مع مواد المصفوفة.
طريقة الأكسدة الكهروكيميائية: في محلول الإلكتروليت، تتم أكسدة سطح ألياف الكربون عن طريق تطبيق تيار كهربائي لتوليد طبقة أكسيد أكثر تجانسًا.
طريقة المعالجة بالبلازما: استخدام البلازما لقصف سطح ألياف الكربون لإحداث نقش وأكسدة السطح، مما يزيد من خشونة السطح ونشاطه.
3. تعديل معالجة سطح ألياف الكربون
يهدف علاج التعديل إلى زيادة تحسين خصائص الواجهة بين ألياف كربونيه ومواد المصفوفة عن طريق إدخال مجموعات أو مواد وظيفية محددة. تتضمن طرق التعديل الشائعة ما يلي:
تعديل الطلاء: طلاء طبقة من مواد الطلاء بخصائص محددة، مثل البوليمرات أو المعادن أو السيراميك، على سطح ألياف الكربون لتحسين مقاومتها للتآكل أو مقاومة التآكل أو التوصيل الحراري.
تعديل التطعيم: تطعيم سلاسل جزيئية ذات خصائص محددة على سطح ألياف الكربون من خلال التفاعلات الكيميائية، وبالتالي تغيير الخواص الكيميائية السطحية وتعزيز قوة الترابط البيني مع مادة المصفوفة.
التعديل المركب: يتم استخدام ألياف الكربون المركبة مع مواد أخرى (مثل الجسيمات النانوية، وأنابيب الكربون النانوية، وما إلى ذلك) لتشكيل مواد مركبة ذات خصائص ممتازة، مما يؤدي إلى تحسين أداء ألياف الكربون.
4. مرحلة ما بعد المعالجة وتقييم الأداء
بعد معالجة السطح وتعديله، تحتاج حصيرة سطح ألياف الكربون إلى الخضوع للمعالجة اللاحقة وتقييم الأداء للتأكد من أنها تلبي متطلبات الاستخدام.
مرحلة ما بعد المعالجة: قم بتنظيف وتجفيف سطح ألياف الكربون المعدلة لإزالة البقايا والشوائب الناتجة أثناء عملية المعالجة.
تقييم الأداء: استخدم سلسلة من الأساليب التجريبية لتقييم أداء حصيرة سطح ألياف الكربون المعدلة، بما في ذلك قوة ربط الواجهة، والخواص الميكانيكية، والخواص الحرارية، وما إلى ذلك. بناءً على نتائج التقييم، يمكن تحسين وتعديل عمليات المعالجة السطحية والتعديل لأداء أفضل.
5. الأشياء التي يجب ملاحظتها
أثناء عملية المعالجة السطحية وتعديل سطح ألياف الكربون، عليك الانتباه إلى النقاط التالية:
اختيار طرق العلاج والمعدلات المناسبة لضمان العلاج الأمثل وتأثيرات التعديل.
معلمات التحكم مثل درجة الحرارة والوقت أثناء المعالجة والتعديل لتجنب تلف ألياف الكربون.
يتم غسل وتجفيف سطح اللباد المصنوع من ألياف الكربون المعالج جيدًا لإزالة البقايا والشوائب. قم بإجراء تقييم صارم للأداء على سطح ألياف الكربون المعدل للتأكد من أنه يلبي متطلبات الاستخدام.
تعد المعالجة السطحية وتعديل سطح ألياف الكربون عملية معقدة وحساسة تتطلب دراسة شاملة لعوامل متعددة للحصول على أفضل تأثير لتحسين الأداء. من خلال طرق المعالجة والتعديل المعقولة، يمكن تحسين قوة ربط الواجهة بين ألياف الكربون ومواد المصفوفة بشكل كبير، ويمكن تعزيز الأداء العام للمادة المركبة، ويمكن توفير دعم قوي للتطبيق الواسع لألياف الكربون.
سابق
