ניתוח סיבות הליבה לחוזק מתיחה גבוה של בד סיבי פחמן

 

I . מבנה מולקולרי וכיוון קריסטל
1. סידור שכבתי של אטומי פחמן
סיבי פחמן מורכבים ממיקרו-קריסטלים גרפיים מסודרים מאוד, ואטומי פחמן יוצרים מבנה חלת דבש משושה דרך SP² אורביטלים היברידיים . זה מאפשר לסיבי פחמן ליצור קשרים קובלנטיים בעלי כוונה בכיוון הצירי (מתיחה) {{{2} רו-טורניט של גרפיה של גרפיה של גרפיה של גרפיה של גרפיה של רווקה, רווקה של רווקה, ובד סיבי הפחמן בפועל יכול להגיע ל- 4, 900-7, 000 mpa .

2. בקרת כיוון קריסטל
במהלך תהליך הפחמן, טמפרטורה גבוהה (1, 200-3, 000 מידה) ובקרת המתח משמשים כדי להפוך את מיקרו -קריסטלים גרפיט למכוונים מאוד לציר הסיבים כדי להפחית פגמים לרוחב {{3} לדוגמא, גודל התבואה של טורי T11 90%.

II . אופטימיזציה של תהליכי ייצור
1. בחירת מבשר
הזרם המרכזי משתמש בסיבים מבוססי polyacrylonitrile (PAN), ובמבנה הסולם של השרשרת המולקולרית שלו יוצרים קישור צולב יציב בשלב לפני החמצון, ויש מעט פגמים שיוריים לאחר פחמימות . פחמן מבוסס-פחמן יש חוזק פחמן מבוסס על 30% מ -30% מהסיבים המבוססים על פי 30% מבוסס-{onty prophat.

2. פחמימות וגרפיטציה בטמפרטורה גבוהה
-פחמימות בטמפרטורה נמוכה (400-800 תואר): הסר אלמנטים שאינם פחמן (חנקן, חמצן) ליצירת מבנה גרפיט טורבוסטרטי;
- גרפיטיזציה בטמפרטורה גבוהה (2,500 מעלות +): קידום צמיחת גבישים באמצעות סביבת הגנת ארגון והגדיל את המודולוס האלסטי ליותר מ- 600 GPA .

3. טכנולוגיית טיפול לפני השטח
באמצעות חמצון אלקטרוכימי או טיפול בפלזמה, נוצרים חריצים מיקרו על פני הסיבים כדי להגביר את חוזק ההדבקה עם מטריצת השרף ולהימנע מרכוז מתח הנגרם כתוצאה מתקלף ממשק .

III . עיצוב חומרים מורכבים
1. אופטימיזציה של סידור סיבים
בד סיבי פחמן מאמצת אריגה או ארוג חד כיוונית או מבנה אריגה רגיל, עם תוכן נפח סיבים של {{0}}%, ומבטיח העברת עומס יעילה לאורך ציר הסיבים ., למשל, קצב אובדן החוזק של המתיחה של הבד של סיב סיב פחמן עם 0 מעלות לכיוון הוא 80% נמוך יותר מ -85 מעלות.

2. בקרת פגמים
- קוטר החוט הגולמי נשלט על 5-7 מיקרומטר כדי להפחית את סדקי השטח;
- חימום איטי (1-5 מידה /דקה) משמש בתהליך הפחמן כדי לעכב את יצירת הנקבוביות .

IV . השוואת ביצועים ואימות הנדסה
| חומר|חוזק מתיחה (MPA)|צפיפות (g/cm³)|חוזק ספציפי (mpa · cm³/g) |
| בד סיבי פחמן (כיתה T800)|5,890|1.80|3,272 |
| פלדה בעלת חוזק גבוה|1,200|7.85|153 |
| סגסוגת אלומיניום תעופה|570|2.70|211 |