Tenun Plain Serat Karbon 1K: Rahsia Di Sebalik Kekuatan dan Modulus yang sangat baik

Asas struktur untuk Tenun dataran serat karbon 1K ​
Tenun serat karbon 1K, "1K" di sini dengan jelas menunjukkan bahawa tunda serat karbon terdiri daripada 1000 filamen. Berbanding dengan serat karbon 3K dan 12K biasa, serat karbon 1K mempunyai filamen yang jauh lebih sedikit. Ciri asas ini mempunyai kesan mendalam terhadap pembentukan struktur dan prestasi struktur berikutnya dari akar. ​

Kain Tenunan Tenun Karbon 1K/3K/12K
Dalam proses tenunan, disebabkan oleh jumlah filamen yang agak kecil, setiap filamen dapat memperoleh lebih banyak ruang dalam struktur tenunan, dengan itu mencapai pengaturan yang lebih teratur dan teratur. Apabila proses menenun biasa diterima pakai, benang melengkung dan rapi dengan tegas mengikuti peraturan yang sama dan satu ke bawah, dan mereka berulang -ulang berulang -ulang dengan satu sama lain. Corak tenunan yang ketat dan biasa ini akhirnya menghasilkan struktur tekstur yang sangat halus dan halus dari tenunan serat karbon 1K. Permukaan kainnya membentangkan tekstur halus dan licin, seolah -olah ia adalah karya seni yang baik diukir dengan teliti oleh tukang teratas, dengan tekstur seragam dan ketat, dan hampir tidak ada jurang atau kelemahan yang jelas.
Struktur mikro yang unik ini meletakkan asas yang kukuh untuk prestasi luar biasa selimut serat karbon 1K dari segi kekuatan dan modulus. Pengaturan serat yang ketat dan biasa sangat mengurangkan kebarangkalian kecacatan struktur dalaman, sehingga apabila tertakluk kepada daya luaran, tekanan dapat disebarkan secara efisien dan sama rata di sepanjang serat, dengan berkesan menghindari kerosakan struktur yang disebabkan oleh kepekatan tekanan setempat, dan memberikan jaminan yang kuat untuk mengekalkan integriti struktur di bawah persekitaran tekanan yang kompleks. ​

Kesan proses pengeluaran terhadap prestasi
(I) pautan pengeluaran serat karbon
Pretreatment bahan mentah: Pengeluaran serat karbon 1K bermula dengan penyaringan ketat bahan mentah berkualiti tinggi. Serat polyacrylonitrile, serat asfalt atau serat viskosa biasanya dipilih sebagai bahan mentah awal. Kualiti bahan mentah ini secara langsung berkaitan dengan kualiti serat karbon akhir. Sebelum memasuki proses pengeluaran rasmi, ia perlu melalui pelbagai proses prapreatment yang baik. Mengambil serat pan sebagai contoh, ia mesti terlebih dahulu dirawat dengan ketat untuk menghilangkan kekotoran, noda minyak dan kemungkinan monomer yang tidak dipolimerisasi yang dilampirkan pada permukaan serat melalui pembersihan kimia, penapisan dan cara lain untuk memastikan kesucian bahan mentah yang tinggi. Langkah ini adalah penting untuk kestabilan struktur serat dan keseragaman prestasi semasa proses pengkanan berikutnya. Kehadiran kekotoran boleh menyebabkan kecacatan tempatan semasa pengkanan, yang mempengaruhi kekuatan dan modulus serat karbon. ​
Kawalan Proses Karbonisasi: Karbonisasi adalah pautan teras dalam menukar gentian pretreated ke dalam gentian karbon. Kawalan tepat parameter utama seperti suhu, tekanan dan masa dalam proses ini adalah seni. Untuk serat karbon 1K, disebabkan oleh diameter filamen tunggal yang lebih nipis, keperluan ketepatan untuk kawalan proses semasa proses pemakaian hampir keras berbanding gentian karbon tinggi K. ​
Semasa peringkat pemanasan, suhu perlu dinaikkan ke julat yang telah ditetapkan pada kadar yang sangat perlahan dan seragam. Ini kerana terlalu cepat kadar pemanasan boleh menyebabkan kenaikan tajam tekanan terma di dalam serat, menyebabkan kerosakan serat atau ubah bentuk struktur dalaman. Apabila suhu mencapai julat karbonisasi tertentu, perubahan kimia kompleks berlaku di dalam serat, unsur-unsur bukan karbon secara beransur-ansur melarikan diri dalam bentuk gas, dan unsur-unsur karbon mula menyusun semula dan mengkristal untuk membentuk struktur mikrokristal grafit yang sangat berorientasikan. Dalam proses ini, kawalan tepat persekitaran tekanan membantu menggalakkan susunan elemen karbon dan meningkatkan kristal dan orientasi gentian karbon. Pada masa yang sama, masa pengkanan berlangsung selama beberapa jam, dan tempoh tertentu bergantung kepada ciri -ciri bahan mentah dan prestasi produk sasaran. Kawalan masa yang tepat dapat memastikan bahawa tindak balas karbonisasi adalah mencukupi dan sederhana, mengelakkan tindak balas yang tidak lengkap yang membawa kepada prestasi serat karbon yang lemah dan mencegah karbonisasi yang berlebihan daripada meningkatkan kelembutan serat. Melalui kawalan proses pemanasan yang baik, serat karbon 1K boleh membentuk mikrostruktur berkualiti tinggi, meletakkan asas prestasi yang kukuh untuk menenun seterusnya ke dalam kain dan membuat bahan komposit. ​

(Ii) Pengoptimuman proses tenunan
Jaminan Ketepatan Peralatan: Dalam proses menenun serat karbon 1K ke dalam kain biasa, peralatan tenunan ketepatan tinggi maju memainkan peranan utama. Peralatan jenis ini dilengkapi dengan sistem kawalan gerakan yang canggih yang dapat mengawal selaras benang melengkung dan rapi dengan sangat tepat. Teknologi Jacquard elektronik dapat mengawal pergerakan mengangkat dan menurunkan setiap benang warp mengikut corak tenunan pratetap untuk memastikan interweaving yang tepat dengan benang weft. Pada masa yang sama, sensor ketegangan memantau perubahan ketegangan benang dalam masa nyata, dan peranti pelarasan automatik digunakan untuk menyesuaikan ketegangan secara dinamik, supaya benang melengkung dan rapi sentiasa mengekalkan ketegangan seragam dan sesuai semasa proses tenunan. Untuk tenunan kain serat karbon 1K, ketegangan yang terlalu tinggi boleh menyebabkan monofilamen pecah, sementara ketegangan yang terlalu rendah akan menjadikan struktur tenunan longgar dan mempengaruhi prestasi keseluruhan kain. ​
Pelarasan Parameter Proses: Sebagai tambahan kepada ketepatan peralatan, pengoptimuman parameter proses tenunan juga merupakan cara penting untuk meningkatkan kualiti kain serat karbon 1K. Kelajuan tenunan adalah parameter utama. Untuk serat karbon 1K, kelajuan tenunan biasanya dikawal pada tahap yang agak rendah. Ini kerana kelajuan tenunan yang lebih rendah membantu pengendali lebih baik memerhatikan dan mengawal proses tenunan, dan segera menemui dan menyelesaikan masalah yang mungkin seperti wayar monofilament dan rosak. Kelajuan tenunan yang perlahan dapat mengurangkan kerosakan mekanikal pada monofilamen semasa proses tenunan dan mengekalkan integriti dan prestasi asal monofilamen ke tahap yang paling besar. Dengan menyesuaikan sudut interweaving benang melengkung dan rapi, mengubah kaedah penyisipan benang rapi dan parameter proses lain, struktur kain biasa dapat dioptimumkan lagi untuk menjadikannya lebih padat dan stabil, dengan itu memberikan permainan penuh kepada kekuatan dan modulus kelebihan serat karbon 1K itu sendiri.

Analisis kekuatan dan kelebihan prestasi modulus
(I) Mekanisme mencapai kekuatan tinggi
Kelebihan Mikrostruktur: Apabila 1K Kain Tenun Karbon Karbon Dipadatkan Dikompaun dengan Bahan Matriks seperti Resin untuk Menyediakan Bahan Komposit, Prestasi yang sangat baik dalam Kekuatan ditunjukkan sepenuhnya. Dalam struktur mikro bahan komposit, monofilamen serat karbon 1K sangat teratur semasa proses tenunan, sehingga setelah dikompaun dengan bahan matriks, orientasi dan pengedaran serat dapat dikawal dengan sangat tepat. Kajian telah menunjukkan bahawa di bawah keadaan yang ideal, tahap orientasi serat karbon 1K dalam bahan komposit sangat tinggi, yang bermaksud bahawa kebanyakan monofilamen serat karbon boleh berada di arah beban yang terbaik apabila bahan itu ditekankan. Apabila bahan komposit tertakluk kepada daya luaran tegangan, tekanan boleh dengan cepat dan cekap dihantar sepanjang monofilamen serat karbon. Kerana setiap monofilamen dapat memberikan permainan penuh kepada ciri -ciri kekuatannya yang tinggi, seluruh bahan komposit dapat menahan daya tegangan yang besar tanpa ubah bentuk atau patah, yang mempunyai kelebihan yang signifikan terhadap kekuatan tegangan keluli biasa. ​
Pengukuhan ikatan antara muka: Sebagai tambahan kepada kelebihan orientasi dan pengedaran serat itu sendiri, ikatan antara muka yang baik antara kain tenunan serat karbon 1K dan bahan matriks juga merupakan salah satu faktor utama untuk mencapai kekuatan tinggi. Dalam proses penyediaan bahan komposit, prestasi ikatan interfacial antara serat karbon dan resin matriks boleh diperbaiki dengan ketara dengan merawat kimia permukaan serat karbon atau menggunakan agen gandingan khas. Kumpulan berfungsi aktif diperkenalkan pada permukaan serat karbon dengan rawatan pengoksidaan. Kumpulan -kumpulan berfungsi ini boleh bertindak balas secara kimia dengan molekul resin untuk membentuk ikatan kimia, dengan itu meningkatkan ikatan interfacial antara serat dan matriks. Ikatan interfacial yang baik membolehkan tekanan dipindahkan dan diedarkan secara berkesan antara serat dan matriks apabila bahan komposit tertakluk kepada tekanan, mengelakkan berlakunya fenomena kegagalan seperti debonding antara muka, dan meningkatkan lagi kekuatan keseluruhan bahan komposit. ​

(Ii) Prinsip intrinsik modulus tinggi
Sumbangan Prestasi Intrinsik Serat Karbon: Modulus adalah penunjuk penting keupayaan bahan untuk menahan ubah bentuk elastik, dan tenunan serat karbon 1K juga berfungsi dengan baik dalam hal ini. Modulus yang tinggi dari tenunan serat karbon 1K pertama adalah pertama kerana kualiti serat karbon yang tinggi itu sendiri. Semasa proses pengeluaran, melalui kawalan proses yang tepat, struktur microcrystalline grafit berorientasikan yang sangat berorientasikan terbentuk di dalam serat karbon. Struktur ini memberikan gentian karbon yang sangat tinggi kekakuan paksi, yang membolehkan serat karbon untuk menahan ubah bentuk secara berkesan apabila tertakluk kepada tekanan. Data penyelidikan menunjukkan bahawa modulus tegangan serat karbon 1K berkualiti tinggi mempunyai kelebihan yang signifikan terhadap beberapa serat karbon berkualiti rendah atau bahan serat tradisional yang lain. Dalam tenuan serat karbon 1K, disebabkan oleh bilangan monofilamen dan susunan biasa, serat karbon boleh bekerjasama dengan cekap apabila tertakluk kepada daya luaran. Apabila bahan tersebut tertakluk kepada tegangan tegangan atau mampatan, gentian karbon bersebelahan dapat menyokong satu sama lain dan berkongsi daya luaran bersama -sama, dengan itu dengan berkesan menentang ubah bentuk dan menjadikan seluruh tenunan biasa mempamerkan harta modulus yang lebih tinggi. ​
Sinergi bahan komposit: Dalam sistem bahan komposit, sinergi antara tenunan serat karbon 1K dan bahan matriks terus meningkatkan prestasi modulus bahan. Sebagai fasa yang berterusan, bahan matriks sama rata dapat memindahkan daya luaran ke serat karbon sambil mengehadkan ubah bentuk sisi serat karbon. Sebagai fasa pengukuhan, tenunan serat karbon 1K menyediakan kapasiti beban utama untuk bahan komposit dengan ciri-ciri modulus yang tinggi. Dalam 1K serat karbon kain polimer bertetulang komposit matriks polimer, dengan rasional merancang nisbah serat ke matriks dan struktur antara muka, modulus bahan komposit dapat diperbaiki dengan ketara, yang jauh lebih tinggi daripada modulus bahan matriks tulen dan dapat memenuhi keperluan banyak senario permohonan dengan keperluan yang sangat tinggi untuk bahan -bahan yang sangat tinggi.