Proč se uhlíková vlákna cítí preferovanou volbou pro vysoce výkonné materiály v různých oborech
Cítil z uhlíkových vláken , se svými složenými vlastnostmi lehké hmotnosti, odolnosti proti vysoké teplotě a vysokou pevností se stala klíčovou alternativou k tradičním materiálům v ochraně životního prostředí, energii, letectví a dalších oborech. Její základní výhody vyplývají z jeho jedinečné struktury a složení: porézní síť tvořená narušeně protkanými uhlíkovými vlákny si nejen zachovává vysokou sílu samotných uhlíkových vláken (pevnost v tahu až do 3000 MPA nebo více), ale také má vynikající propustnost a adsorpci vzduchu a adsorpci kvůli jeho porézitě (obvykle 40%-80%). Pokud jde o hmotnost, cíl, že uhlíková vlákna má hustotu pouze 1,6-2,0 g/cm³, méně než čtvrtinu oceli, přesto vydrží teploty nad 2000 ℃, což daleko přesahuje limit tepelné odolnosti kovových materiálů. Díky této charakteristice je vhodná pro vysokoteplotní filtrační aplikace (jako je ošetření průmyslového kouřového plynu průmyslového pec), kde může tolerovat vysokou teplotu kouřového plynu a zároveň zachytit částice skrze jeho porézní strukturu. V energetickém sektoru, pokud se používá jako substrát elektrodového baterie, může současně splňovat potřeby vodivosti a propustnosti elektrolytu. Navíc uhlíková vlákna vykazuje extrémně silnou chemickou stabilitu a stěží reaguje s kyselinami nebo alkaliky, s výjimkou několika silných oxidantů, což je vhodné pro dlouhodobé využití v korozivním prostředí. Ve srovnání s alternativními materiály, jako je plstění skleněných vláken, má lepší odolnost proti únavě a po opakovaném stresu je méně náchylná k odběru a zlomenině, čímž se zabírá nenahraditelná poloha ve špičkových aplikacích vyžadujících výkon i dlouhověkost.
Testování účinnosti a aplikaci uhlíkových vláken při pocitu filtrace s vysokou teplotou kouře
Ve scénářích filtrace kouře s vysokou teplotou, jako jsou průmyslové pece a spalování odpadu, je třeba je třeba ověřit účinnost filtrace a stabilita pocitu uhlíkových vláken pomocí standardizovaných testů. Běžně používanou metodou testování je „experiment simulace kouřového plynu s vysokým teplotou“: Opravte vzorek uhlíkového vlákna o tloušťce 5-10 mm ve filtračním zařízení, zavádějte simulovaný kouřový plyn obsahující částice obsahující částice s průměrem 0,1-10 μm (teplota nastavena na 800-1200 ℃, průtok 1,5-2 m/s) a měřte koncentraci částic před filtrem po filtru po filtru. Kvalifikovaným standardem je, že filtrační účinnost pro částice větší než 0,3 μm je ≥99% a zvýšení filtrační odolnosti nepřesahuje 30% počáteční hodnoty. V praktických aplikacích je třeba vybrat léčebné metody podle složení kouřového plynu: pro kouřový plyn obsahující kyselé plyny (jako je mlha kyseliny sírové) by měla být pociťovaná uhlíková vlákna ošetřená silanem použity ke zvýšení odolnosti proti korozi; Pro scénáře obsahující olejové částice by se mělo plstěné tělo ošetřit hydrofobním povlakem, aby se zabránilo zablokování pórů. Během instalace musí být uhlíková vláknina vyrobena z plisovaných filtračních sáčků, aby se zvětšila oblast filtrace a zároveň snižovala odpor vzduchu, s 10-15 cm mezerou mezi filtračními sáčky, aby bylo zajištěno rovnoměrné průchod kouřového plynu. Během používání by mělo být prováděno každý 3-6 měsíců, aby se odstranily částice připojené k povrchu a zachovaly stabilitu účinnosti filtrace, mělo by se provádět čištění zpětného úniku (pomocí 200-300 ℃ stlačený vzduch pro zpětné čištění).
Srovnávací analýza odolnosti proti korozi mezi plstěními z uhlíkových vláken a skleněnými vlákny
Rozdíl v odolnosti proti korozi mezi plstěními z uhlíkových vláken a cílem skleněných vláken se odráží hlavně v chemické stabilitě a přizpůsobivosti prostředí a výběr by měl být založen na médiích charakteristik scénáře použití. V kyselém prostředí (jako je čištění průmyslových odpadních vod s pH 2-4), uhlíková vlákna vykazuje významné výhody: jeho hlavní složkou je uhlík, který má silnou chemickou setrvačnost. Pokud je v dlouhodobém kontaktu s nexidizujícími kyselinami, jako je kyselina chlorovodíková a kyselina sírová, je míra úbytku hmotnosti menší než 1% za rok, zatímco cítit skleněné vlákno (obsahující oxid křemírných oxidu) bude korodováno kyselinou v důsledku vazby na křemík-oxygen, s mírou hmotnosti 5%-8% za rok. V alkalických prostředích (jako jsou systémy odsiření kouřového plynu s pH 10-12) je odolnost obou dvou korozí relativně podobná, ale pociťovaná z uhlíkových vláken má lepší schopnost anti-embritledu-skleněné vlákno pociťové vlákna bude postupně ztrácet tvrdost při dlouhodobém působení silného alkálií a je náchylná k vnější síle pod vnějšími silami, která má více než 80%, je náchylná k lomu. Pro prostředí obsahující fluoridy (jako je zpracování odpadního plynu v elektrolytických buňkách z hliníku), tolerance uhlíkových vláken je mnohem lepší než u pocitu skleněných vláken, protože fluoridové ionty budou reagovat s křemíkem ve sklenici za vzniku křemíkového fluoridového plynu, což vede k degradaci materiálu, zatímco uhlíková vlákno nereaguje. Kromě toho je uhlíková vlákna téměř ovlivněna organickými rozpouštědly (jako je toluen a aceton), zatímco pryskyřičný povlak skleněného vlákna může být rozpuštěn, což má za následek volnou strukturu.
Klíčové body při zpracování a řezání technologie pro substráty elektrod z uhlíkových vláken
Při zpracování uhlíkových vláken pátrání na substrátech elektrod baterie, přesnost řezu a povrchové úpravy přímo ovlivňují výkon elektrod, což vyžaduje přísnou kontrolu podrobností o procesu. Před řezáním je třeba předem ošetřit uhlíkovou cíl: položte to v prostředí s teplotou 20-25 ℃ a vlhkostí 40%-60% po dobu 24 hodin, aby se odstranilo vnitřní napětí v materiálu a po řezání se vyhnulo deformaci. Pro řezání by měly být použity laserové řezací stroje, s laserovým výkonem nastaveným na 50-80 W a řeznou rychlostí 50-100 mm/s. Tato metoda se může zabránit uvolňování vlákniny způsobené mechanickým řezem a zároveň je řezná hrana okamžitě roztavena o vysokou teplotu za vzniku hladkého utěsněné hrany, čímž se při následném použití snižuje uvolňování nečistot. Chyba velikosti řezu by měla být ovládána do ± 0,1 mm, zejména u substrátů používaných v laminovaných bateriích. Nadměrná odchylka velikosti povede ke špatnému zarovnání elektrod a ovlivnění účinnosti pronásledování náboje. Po řezání je nutná ošetření povrchové aktivace: Namočte se uhlíkovou vlákno v 5%-10% roztoku kyseliny dusičné, ošetřete ji při 60 ℃ po dobu 2 hodin, vyjměte jej a opláchněte deionizovanou vodou, dokud neutrální. Po sušení lze počet povrchových hydroxylových skupin zvýšit o více než 30%, což zvyšuje vazbu síly elektrodou aktivními materiály. Ošetřený substrát by měl být potažen elektrodami do 48 hodin, aby se zabránilo degradaci povrchové aktivity v důsledku dlouhodobé expozice.
Vliv zákon o tloušťce izolační vrstvy z uhlíkových vláken na tepelnou izolaci
Když se uhlíková vlákna používá jako izolační vrstva vysokoteplotního vybavení, vztah mezi jeho tloušťkou a tepelnou izolačním účinkem je nelineární a musí být vědecky navržen podle pracovní teploty zařízení. V rozmezí od teploty místnosti na 500 ℃ se tepelná izolační účinek významně zlepšuje se zvyšováním tloušťky: když se tloušťka zvětšuje z 5 mm na 20 mm, tepelná vodivost se snižuje z 0,05 W/(m · K) na 0,02 W/(m · k) a tepelná izolační výkon se zvyšuje a zvyšuje přenos ve vzduchu v průběhu pórového proudu v pórově prusové výkonu. Když teplota přesáhne 800 ℃, vliv tloušťky na tepelnou izolační účinek oslabuje-když se zvyšuje z 20 mm na 30 mm, tepelná vodivost klesá pouze o 5%-8%, protože tepelné záření se stává hlavním režimem přenosu tepla při vysokých teplotách a jednoduše zvyšuje tloušťku při přenosu redukujícího se radiační teplo. V praktických aplikacích je třeba vybrat kompozitní struktury podle pracovní teploty: jedinou vrstvu plsti uhlíkových vláken lze použít pod 500 ℃, o tloušťce 10-15 mm; Pro 800-1200 ℃ je vyžadována kompozitní struktura „uhlíkového vlákna pociťovaného reflexní vrstvy“, tj. Každé 10mm uhlíkové vlákno je porovnáno s reflexní vrstvou hliníkové fólie, která používá odraznou vrstvu k blokování tepelného záření. V této době může celková tloušťka řízená při 20-25 mm dosáhnout ideálního účinku a nadměrná tloušťka zvýší zatížení zařízení. Během instalace je nutné zajistit, aby izolační vrstva byla plynulá, s překrytím 5-10 mm na klouby a fixováno pomocí šití vlákna odolné vůle odolné vůči vysoké teplotě, aby se zabránilo pronikání horkého vzduchu skrz mezery.
Implementační metody pro zvýšení síly uhlíkových vláken pociťovaných chemickým zpracováním
Pro zvýšení pevnosti uhlíkových vláken pociťovaných chemickým zpracováním je nutné přijmout proces vyléčení impregnace k posílení celkové struktury a zaměřuje se na slabou vazbu mezi jejími vlákny. A commonly used method is resin impregnation treatment: select high-temperature resistant epoxy resin (temperature resistance ≥200℃), mix it with curing agent at a ratio of 10:1, add an appropriate amount of acetone to dilute to a viscosity of 500-800mPa·s, completely immerse the carbon fiber felt in it, and defoam in a vacuum environment (-0.09MPa) for 30 minutes aby se zajistilo, že pryskyřice plně proniká do pórů. Vyjměte to a zmáčkněte jej válcem, abyste ovládali obsah pryskyřice na 30% -40% plstěné hmotnosti (nadbytek zvýší hmotnost, zatímco nedostatečný omezí účinek posilování), poté jej předběžně vyjistíte v peci při 120 ℃ po dobu 1 hodiny, a poté ji zahřeje na 180 ℃ pro vyléčení po dobu 2 hodin, takže zbývající tvoří třídu na pevnou vazbu. Po této léčbě může být pevnost v tahu uhlíkových vláken zvýšena o 50%-80%a odolnost proti trhu se výrazněji zlepšuje. U scénářů vyžadujících vyšší pevnost může být použita léčba modifikace uhlíkových nanotrubic: Namočte se uhlíkové vlákno pociťované při disperzi nanotrubiny uhlíkové nanotrubice (koncentrace 0,5%-1%), proveďte ultrazvukové ošetření po dobu 30 minut, aby se uhlíkové nanotrubice dodržovaly povrchu vlákna, a poté karbonizují při 800 ℃ po dobu 1 hodiny. Uhlíkové nanotrubice budou tvořit „přemoženou“ strukturu mezi vlákny, což dále zlepšuje sílu a zároveň si zachová vysokoteplotní odolnost materiálu. Ošetřená uhlíková vlákna musí podstoupit testování pevnosti, aby se zajistilo, že pevnost v tahu je ≥ 50MPa, splňuje požadavky na strukturální ložisko.
Předchozí
