Miksi hiilikuidun tunteesta tulee ensisijainen valinta korkean suorituskyvyn materiaaleille eri aloilla
Hiilikuitu , joka on komposiittiominaisuuksilla kevyt, korkea lämpötilankestävyys ja korkea lujuus, on tullut keskeinen vaihtoehto perinteisille materiaaleille ympäristönsuojelussa, energiassa, ilmailu- ja muissa kentissä. Sen ydinetut johtuvat sen ainutlaatuisesta rakenteesta ja koostumuksesta: Huokoinen verkosto, jonka on muodostettu epäjärjestyksessä kietoutuneita hiilikuituja, ei vain pidä itse hiilikuitujen suurta lujuutta (vetolujuus enintään 3000mPa tai enemmän), vaan sillä on myös erinomainen ilman läpäisevyys ja adsorptio huokoisuuden vuoksi (yleensä 40–80%). Painon suhteen hiilikuidun tunteen tiheys on vain 1,6-2,0 g/cm³, alle neljänneksen teräksen tiheä, mutta se kestää yli 2000 ℃: n lämpötilat, mikä ylittää huomattavasti metallimateriaalien lämmönkestävyyden rajan. Tämä ominaisuus tekee siitä sopivan korkean lämpötilan suodatussovelluksiin (kuten teollisuuden uunin savukaasukäsittely), jossa se voi sietää korkean savukaasun lämpötiloja sieppaamalla hiukkasia huokoisen rakenteensa läpi. Energiaalalla, kun sitä käytetään akkuelektrodisubstraattina, se voi samanaikaisesti tyydyttää johtavuuden ja elektrolyyttien läpäisevyyden tarpeet. Lisäksi hiilikuidun huopalla on erittäin vahva kemiallinen stabiilisuus ja tuskin reagoi happojen tai emäksen kanssa muutamia vahvoja hapettimia, mikä tekee siitä sopivan pitkäaikaiseen käyttöön syövyttävissä ympäristöissä. Verrattuna vaihtoehtoisiin materiaaleihin, kuten lasikuitua, sillä on parempi väsymiskestävyys ja se on vähemmän taipumus hajulle ja murtumiselle toistuvan stressin jälkeen, mikä vie korvaamattoman aseman huippuluokan sovelluksissa, jotka vaativat sekä suorituskykyä että pitkäikäisyyttä.
Hiilikuitujen tehokkuustestaus ja levitys korkean lämpötilan savun suodatuksessa
Korkean lämpötilan savun suodatusskenaarioissa, kuten teollisuusuunissa ja jätteiden polttamisessa, hiilikuitujen suodatustehokkuus ja stabiilisuus on varmistettava standardisoiduilla testeillä. Yleisesti käytetty testausmenetelmä on ”korkean lämpötilan savukaasun simulointikoe”: kiinnitä 5-10 mm paksu hiilikuitukuitunta näyte suodatuslaitteeseen, ota simuloidut savukaasua, joka sisältää hiukkasia, joiden halkaisija on 0,1-10 μm (lämpötila asetettu 800-1200 ℃: een, virtausnopeus 1,5-2 m/s) ja mittaa hiukkasten konsentraatio ennen ja jälkeen pilaantumisen jälkeen 24 tunnin tunnin muodon. Pätevä standardi on, että suurempien hiukkasten suodatustehokkuus on ≥99% ja suodatusvastuksen kasvu ei ylitä 30% alkuperäisestä arvosta. Käytännöllisissä sovelluksissa käsittelymenetelmät on valittava savukaasun koostumuksen mukaan: happamia kaasuja sisältäviä savukaasua (kuten rikkihapposumua), silaanikäsitellyn hiilikuitun huopa olisi käytettävä korroosionkestävyyden parantamiseksi pinnan modifioinnin avulla; Ruokapartikkelia sisältäville skenaarioille huopakappale on käsiteltävä hydrofobisella pinnoitteella huokosten tukkeutumisen välttämiseksi. Asennuksen aikana hiilikuituilma on valmistettava laskostettuihin suodatinpusseihin suodatusalueen lisäämiseksi vähentämällä ilmankestävyyttä 10-15 cm: n etäisyydellä suodatinpussien välillä savukaasun tasaisen kulkuen varmistamiseksi. Käytön aikana korkean lämpötilan selkänojapuhdistus (käyttämällä 200-300 ℃ paineilmaa käänteiseen puhdistukseen) tulisi suorittaa 3-6 kuukauden välein pintaan kiinnitettyjen hiukkasten poistamiseksi ja suodatustehokkuuden stabiilisuus.
Hiilikuituilman ja lasikuitujen välisen korroosionkestävyyden vertaileva analyysi
Hiilikuitu huopa- ja lasikuituilmoituksen välinen korroosionkestävyyden ero heijastuu pääasiassa kemiallisessa stabiilisuudessa ja ympäristön sopeutumiskyvyssä, ja valinnan tulisi perustua käyttöskenaarion keskisuuriin ominaisuuksiin. Happamissa ympäristöissä (kuten teollisen jäteveden käsittely pH: lla 2-4) hiilikuitu huopa osoittaa merkittäviä etuja: sen pääkomponentti on hiili, jolla on vahva kemiallinen inertti. Kun pitkäaikaisessa kosketuksessa hapettamattomien happojen, kuten suolahappo ja rikkihapon, kanssa painonpudotusaste on alle 1% vuodessa, kun taas lasikuitua (sisältävä piisidioksidi) syöpyä hapolla johtuen pii-hapi-sidoksesta, painonpudotusaste on 5–8% vuodessa, ja pinta osoittaa, että syttyminen. Alkalisissa ympäristöissä (kuten savukaasujen poistumisjärjestelmät, joissa on pH 10-12), näiden kahden korroosionkestävyys on suhteellisen samanlainen, mutta hiilikuidun huopalla on parempi jommentamisen vastainen kyky-lasikuitu, joka tuntuu vähitellen vahvan alkalin pitkän aikavälin vaikutuksesta ja on alttiita murtumaan ulkoisen voiman alaisena, kun taas hiilipitoisuuden mekaaninen retentioprosentti. Ympäristöissä, jotka sisältävät fluorideja (kuten alumiinin kasvien elektrolyyttisten solujen jätteiden kaasukäsittely), hiilikuitukuitujen toleranssi on huomattavasti parempi kuin lasikuituilman, koska fluoridi -ionit reagoivat lasin piin kanssa muodostaen piifluoridikaasua, mikä johtaa materiaalin hajoamiseen, kun taas hiilikuitu ei reagoi sen kanssa. Lisäksi hiilikuituilmoituksessa tuskin vaikuttaa orgaanisiin liuottimiin (kuten tolueeni ja asetoni), kun taas lasikuitujen hartsin pinnoite voi liuentua, mikä johtaa löysään rakenteeseen.
Hiilikuidun huopa -akku elektrodin substraatit avainkohdat ja leikkuutekniikka
Kun prosessoidaan hiilikuitua, joka tunnetaan akun elektrodisubstraatteiksi, leikkaustarkkuus ja pintakäsittely vaikuttavat suoraan elektrodin suorituskykyyn, mikä vaatii tiukan prosessin yksityiskohtien hallinnan. Ennen leikkaamista hiilikuituilma on esikäsitettävä: aseta se tasaiseksi ympäristöön, jonka lämpötila on 20-25 ℃ ja kosteus 40% -60% 24 tunnin ajan materiaalin sisäisen stressin poistamiseksi ja vääntymisen välttämiseksi leikkauksen jälkeen. Laserleikkauskoneita tulisi käyttää leikkaamiseen, laservirtajoukkoon arvoon 50-80W ja leikkausnopeus 50-100 mm/s. Tämä menetelmä voi välttää mekaanisen leikkauksen aiheuttaman reunakuitujen leviämisen, ja samalla korkean lämpötilan sulamisen lentäminen on sulanut heti sileän suljetun reunan muodostamiseksi vähentäen kuidun epäpuhtauksien leviämistä myöhemmässä käytössä. Leikkauskokovirhettä tulisi ohjata ± 0,1 mm: n sisällä, etenkin laminoiduissa paristoissa käytetyille substraateille. Liiallinen kokopoikkeama johtaa huonoon elektrodien kohdistukseen ja vaikuttaa varauksen purkautumiseen. Leikkauksen jälkeen vaaditaan pinnan aktivointikäsittely: iota hiilikuitu, joka tuntuu 5% -10-prosenttisessa typpihappoliuoksessa, käsittele sitä nopeudella 60 ℃ 2 tunnin ajan, ota se pois ja huuhtele se deionisoidulla vedellä, kunnes neutraali. Kuivauksen jälkeen pintahydroksyyliryhmien lukumäärää voidaan lisätä yli 30%, mikä parantaa sidosvoimaa elektrodin aktiivisilla materiaaleilla. Käsitelty substraatti olisi päällystettävä elektrodeilla 48 tunnin sisällä pinnan aktiivisuuden heikkenemisen välttämiseksi pitkäaikaisesta altistumisesta johtuen.
Hiilikuitulaki tunsi eristyskerroksen paksuuden lämpöeristysvaikutukseen
Kun hiilikuitua tunnetaan korkean lämpötilan laitteiden eristyskerroksena, sen paksuuden ja lämpöeristysvaikutuksen välinen suhde on epälineaarinen, ja se on tieteellisesti suunniteltava laitteiden työlämpötilan mukaan. Huoneen lämpötilasta 500 ℃: n alueella lämpöeristysvaikutus paranee merkittävästi paksuuden lisääntyessä: Kun paksuus kasvaa 5 mm: stä 20 mm: iin, lämmönjohtavuus laskee 0,05 W/(M · K) 0,02W/(M · K) ja lämpöeristyksen suorituskyvyn nousu 60%: lla, koska lisääntynyt paksuus on lämmön siirtymässä. Kun lämpötila ylittää 800 ℃, paksuuden vaikutus lämpöeristysvaikutukseen heikkenee-kun se kasvaa 20–30 mm: stä, lämmönjohtavuus laskee vain 5%-8%, koska lämmön säteilystä tulee päälämmönsiirtotila korkeissa lämpötiloissa ja yksinkertaisesti nostamalla paksuudella on rajoitettu vaikutus säteilyn lämmönsiirtoon. Käytännöllisissä sovelluksissa komposiittirakenteet on valittava työlämpötilan mukaan: Yhden hiilikuituilmoituksen kerros voidaan käyttää alle 500 ℃, paksuus 10-15 mm; Vaaditaan 800-1200 ℃: n osalta ”hiilikuituilmoituksen heijastavan kerroksen” komposiitirakenne, jokainen 10 mm: n hiilikuituilma on sovitettu alumiinifolion heijastavan kerroksen kanssa, joka käyttää heijastavaa kerrosta lämmön säteilyn estämiseen. Tällä hetkellä 20-25 mm: n säädetty kokonaispaksuus voi saavuttaa ihanteellisen vaikutuksen, ja liiallinen paksuus lisää laitteiden kuormaa. Asennuksen aikana on tarpeen varmistaa, että eristyskerros on saumaton, 5-10 mm: n päällekkäisyyksillä liitoksissa ja kiinnitetty korkean lämpötilan kestävällä kierteellä ompelemalla, jotta kuuma ilma on tunkeutumassa aukkojen läpi.
Toteutusmenetelmät kemiallisen käsittelyn kautta tuntemattoman hiilikuidun voimakkuuden parantamiseksi
Kemiallisen käsittelyn kautta tuntemattoman hiilikuitujen voimakkuuden parantamiseksi on välttämätöntä ottaa kyllästyskovettava prosessi yleisen rakenteen vahvistamiseksi ja pyrkii heikkoa sitoutumisvoimaa sen kuitujen välillä. Yleisesti käytetty menetelmä on hartsin impregnaatiokäsittely: Valitse korkean lämpötilan kestävä epoksihartsi (lämpötilaresistenssi ≥200 ℃), sekoita se kovetusaineen kanssa suhteessa 10: 1, lisää sopiva määrä asetonia laimentamaan viskositeettia 500-800 mpa · s, täysin upota hiilikuitupöytä, ja defoamit tyhjennysympäristöön ( Varmista, että hartsi tunkeutuu kokonaan huokosiin. Ota se pois ja purista se rullalla hartsipitoisuuden hallitsemiseksi 30% -40%: iin huopapainosta (ylimääräinen lisää painoa, kun taas riittämätön rajoittaa vahvistavaa vaikutusta), sitten hankki se uunissa 120 ℃ tunnin ajan ja lämmitä sitten 180 ℃: een kopioituksi 2 tunniksi, joten hartsi muodostaa kolmiulotteinen verkkorakenne tiukasti hiilihiilihiilien. Tämän hoidon jälkeen hiilikuitun tunteen vetolujuus voidaan lisätä 50%-80%ja kyynelkestävyys paranee merkittävästi. Skenaarioita, jotka vaativat suurempaa lujuutta, voidaan käyttää hiilinanoputkemodifikaatiokäsittelyä: liota hiilikuitu, joka tuntuu hiilinanoputkien dispersiossa (pitoisuus 0,5%-1%), suorita ultraäänikäsittely 30 minuutin ajan hiilinanoputkien tarttumiseksi kuidun pintaan, sitten hiilihapotettu 800 ℃ yhden tunnin ajanjakson aikana. Hiilinanoputket muodostavat kuitujen välisen ”silta” -rakenteen, mikä parantaa voimakkuutta edelleen säilyttäen materiaalin korkean lämpötilan resistenssin. Käsitellyn hiilikuidun mielestä on suoritettava lujuustestaus varmistaakseen, että vetolujuus on ≥ 50 mPa, täyttäen rakenteelliset laakerivirrat.
Edellinen
