שיטת טיפול משטח סיבי פחמן

תאריך:2022-05-28 מקור: Fiber Composites עיון: 5204

לסיבי פחמן חוזק ספציפי גבוה, מודול ספציפי גבוה, עמידות בפני עייפות, עמידות בפני קורוזיה ותכונות מצוינות אחרות, בשימוש נרחב בתעופה וחלל, בתעשייה צבאית, בציוד ספורט ובתחומים אחרים. פילמור מחוזק בסיבי פחמן

לסיבי פחמן חוזק ספציפי גבוה, מודול ספציפי גבוה, עמידות בפני עייפות, עמידות בפני קורוזיה ותכונות מצוינות אחרות, בשימוש נרחב בתעופה וחלל, בתעשייה צבאית, בציוד ספורט ובתחומים אחרים. המאפיינים המכניים של חומרים מרוכבים של מטריקס פולימריים מחוזקים בסיבי פחמן תלויים במידה רבה במאפייני הממשק בין סיבי פחמן למטריצה. עם זאת, פני השטח החלקים של סיבי פחמן, תכונות רגשיות גבוהות ומעט קבוצות פונקציונליות פעילות כימיים מביאים לחיבור ממשק חלש בין סיבי פחמן לשרף המטריצה, ושלב הממשק הוא לרוב החוליה החלשה של חומרים מרוכבים. מבנה המיקרו של סיבי פחמן קשור קשר הדוק לתכונות הממשק. קוטביות פני השטח של סיבי פחמן טמונה בסופו של דבר במורפולוגיה של פני השטח של סיבי פחמן ובסוגי הקבוצות הפונקציונליות הכימיות. הן הגידול בקבוצות הפעילות והן הגידול בחספוס של משטח סיבי פחמן תורמים לעלייה באנרגיית פני השטח של סיבי פחמן. מאפיינים פיזיים של פני השטח של סיבי פחמן כוללים בעיקר מורפולוגיה של פני השטח, גודל חריץ פני השטח ופיזור, חספוס פני השטח, אנרגיה חופשית פני השטח וכן הלאה. מבחינת מורפולוגיה של פני השטח, יש הרבה נקבוביות, חריצים, זיהומים וגבישים על פני השטח של סיבי פחמן, שיש להם השפעה רבה על תכונות ההתקשרות של חומרים מרוכבים. התגובה הכימית של משטח סיבי פחמן קשורה קשר הדוק לריכוז הקבוצות הפעילות, וקבוצות פעילות אלו הן בעיקר חמצן המכילות קבוצות פונקציונליות כגון קבוצת אור, קבוצת ציר וקבוצת אפוקסי. מספר הקבוצות הפונקציונליות על פני השטח של סיבי פחמן תלוי בשיטת הטיפול האלקטרוכימי של פני השטח ובמידת או הטמפרטורה של פחמיזציה של סיבים. לדוגמה, טיפול בחומצה יעניק לסיבים קבוצות פונקציונליות שונות מטיפול באלקלי, ובאותם תנאי טיפול, ככל שטמפרטורת הפחממה גבוהה יותר, כך פחות קבוצות פונקציונליות. לסיבי פחמן עם מודול נמוך יש בדרך כלל קבוצות פונקציונליות יותר בשל דרגת הפחממה הנמוכה שלהם, ולכן הוא יגיב עם קבוצת אפוקסי בהכנת חומרים מרוכבים מטריצת אפוקסי, בעוד שניתן להתעלם מהתגובה של מערכת סיבי פחמן עם מודול גבוה, ומהסיבים והשרף יש בעיקר אינטראקציה חלשה. מחקרים רבים הראו שניתן לשפר ביעילות את תכונות הממשק של חומרים מרוכבים על ידי שינוי מבנה מיקרו הממשק של חומרים מרוכבים על ידי שינוי פני השטח של סיבי פחמן, שהוא אחד ממוקדי המחקר בתחום חומרי חיפוי סיבי פחמן.