Çeşitli alanlarda yüksek performanslı malzemeler için neden karbon fiber keçesi tercih edilen seçim haline geliyor?
Karbon fiber keçe hafif, yüksek sıcaklık direnci ve yüksek mukavemetin kompozit özellikleri ile çevre koruma, enerji, havacılık ve diğer alanlardaki geleneksel malzemelere önemli bir alternatif haline gelmiştir. Çekirdek avantajları benzersiz yapısından ve bileşiminden kaynaklanmaktadır: düzensiz iç içe geçmiş karbon lifleri tarafından oluşturulan gözenekli bir ağ sadece karbon liflerinin yüksek mukavemetini korumakla kalmaz (3000MPa veya daha fazla gerilme mukavemeti), aynı zamanda gözenekliliğinden dolayı mükemmel hava geçirgenliğine ve adsorpsiyonuna sahiptir (genellikle%40-80). Ağırlık açısından, karbon fiber keçe, çeliğin çeyreğinden daha az olan sadece 1.6-2.0g/cm³ yoğunluğa sahiptir, ancak metal malzemelerin ısı direnci sınırını aşan 2000 ℃ üzerindeki sıcaklıklara dayanabilir. Bu karakteristik, gözenekli yapısı boyunca parçacıkları ele geçirirken yüksek baca gazı sıcaklıklarını tolere edebileceği yüksek sıcaklık filtrasyon uygulamaları (endüstriyel fırın baca gazı tedavisi gibi) için uygun hale getirir. Enerji sektöründe, pil elektrot substratı olarak kullanıldığında, aynı anda iletkenlik ve elektrolit geçirgenliği ihtiyaçlarını karşılayabilir. Ek olarak, karbon fiber keçe son derece güçlü kimyasal stabilite sergiler ve birkaç güçlü oksidan dışında asitler veya alkalis ile neredeyse hiç reaksiyona girmez, bu da aşındırıcı ortamlarda uzun süreli kullanım için uygundur. Cam lif keçesi gibi alternatif malzemelerle karşılaştırıldığında, daha iyi yorulma direncine sahiptir ve tekrarlanan stresten sonra kucaklama ve kırılmaya daha az eğilimlidir, böylece hem performans hem de uzun ömür gerektiren üst düzey uygulamalarda yeri doldurulamaz bir pozisyon işgal eder.
Verimlilik testi ve yüksek sıcaklıklı duman filtrelemesinde keçe karbon fiber uygulaması
Endüstriyel fırınlar ve atık yakma gibi yüksek sıcaklık duman filtreleme senaryolarında, karbon fiberin filtrasyon verimliliği ve stabilitesinin standart testler yoluyla doğrulanması gerekmektedir. Yaygın olarak kullanılan bir test yöntemi “yüksek sıcaklıklı baca gazı simülasyon deneyidir”: bir filtrasyon cihazında 5-10mm kalınlığında bir karbon fiber keçe numunesi sabitleyin, 0.1-10μm (800-1200 ℃ olarak ayarlanan sıcaklık, akış hızı 1.5-2M/s) çapında simüle edilmiş baca gazı içeren partiküller, akış hızı 1.5-2M/s) ve 24 saat sonra süzülmeden sonra, 24 saat sonra süzülme filtrelemesini ölçün. Nitelikli standart, 0.3μm'den büyük parçacıklar için filtrasyon verimliliğinin% ≥99 olması ve filtrasyon direncindeki artışın başlangıç değerinin% 30'unu geçmemesidir. Pratik uygulamalarda, arıtma yöntemlerinin baca gazı bileşimine göre seçilmesi gerekir: asidik gazlar (sülfürik asit sisi gibi) içeren baca gazı için, yüzey modifikasyonu yoluyla korozyon direncini arttırmak için silan ile tedavi edilen karbon fiber keçe kullanılmalıdır; Yağlı parçacıklar içeren senaryolar için, keçe gövdesi gözenek tıkanmasını önlemek için hidrofobik bir kaplama ile muamele edilmelidir. Kurulum sırasında, karbon fiber keçe, filtrasyon alanını arttırmak için piltre filtre torbalarına yapılması gerekir, hava direncini azaltır, baca gazının eşit geçişini sağlamak için filtre torbaları arasında 10-15 cm'lik bir aralık ile. Kullanım sırasında, yüzeye bağlı parçacıkları uzaklaştırmak ve filtrasyon verimliliğinin stabilitesini korumak için yüksek sıcaklıkta sırt üfleme temizliği (ters temizleme için 200-300 ℃ basınçlı hava kullanılarak) yapılmalıdır.
Karbon fiber keçe ile cam lif arasındaki korozyon direncinin karşılaştırmalı analizi
Karbon fiber keçe ve cam elyaf keçesi arasındaki korozyon direnci farkı esas olarak kimyasal stabilite ve çevresel uyarlanabilirliğe yansır ve seçim, kullanım senaryosunun orta özelliklerine dayanmalıdır. Asidik ortamlarda (pH 2-4 ile endüstriyel atık su arıtma gibi), karbon fiber keçe önemli avantajlar gösterir: ana bileşeni, güçlü kimyasal hareketsizliğe sahip karbondur. Hidroklorik asit ve sülfürik asit gibi oksitleyici olmayan asitlerle uzun süreli temasta, kilo kaybı oranı yılda% 1'den az, cam lif keçe (silikon dioksit içeren) silikon-oksijen bağı nedeniyle asit ile aşındırılacak ve yüzey değişkendir. Alkalin ortamlarında (pH 10-12 ile baca gazı desülfürizasyon sistemleri gibi), ikisinin korozyon direnci nispeten benzerdir, ancak karbon fiber keçe, güçlü alkalinin uzun vadeli etkisi altında yavaş yavaş kaybedilecek ve dış kuvvet altında%80'lik karbon fiberden daha fazla, mekanik mülkiyetin tutulmasına eğilimlidir. Florürler (alüminyum bitki elektrolitik hücrelerinde atık gaz tedavisi gibi) içeren ortamlar için, karbon fiber keçe toleransı cam elyaf keçe toleransı, florür iyonları silikon florür gazı oluşturmak için camda silikon ile reaksiyona girer, malzeme florürü oluştururken, karbon fiber bununla reaksiyona girmez. Ek olarak, karbon fiber keçe organik çözücülerde (toluen ve aseton gibi) zor etkilenirken, cam lif keçe reçine kaplaması çözülebilir ve bu da gevşek yapıya neden olabilir.
Karbon fiber için işleme ve kesme teknolojisinde anahtar noktalar keçe akü elektrot substratları
Pil elektrot substratlarına karbon fiber keçe işlenirken, kesme doğruluğu ve yüzey işlemi doğrudan elektrot performansını etkiler ve işlem detaylarının sıkı kontrolünü gerektirir. Kesmeden önce, karbon fiber keçe önceden muamele edilmesi gerekir: 20-25 ℃ sıcaklık ve 24 saat boyunca% 40-% 60 nemde bir ortamda düz bir şekilde yerleştirin. Lazer kesme makineleri kesme için kullanılmalı, lazer gücü 50-80W olarak ayarlanmış ve kesme hızı 50-100mm/s. Bu yöntem, mekanik kesimin neden olduğu kenar fiber dökülmesini önleyebilir ve aynı zamanda, kesme kenarı yüksek sıcaklık ile anında eritilir ve daha sonraki kullanımda fiber safsızlık dökülmesini azaltır. Kesme boyutu hatası, özellikle lamine pillerde kullanılan substratlar için ± 0.1mm içinde kontrol edilmelidir. Aşırı boyut sapması, zayıf elektrot hizalamasına yol açar ve şarj-deşarj verimliliğini etkileyecektir. Kesildikten sonra yüzey aktivasyon tedavisi gereklidir: Keçe keçe etmeyi% 5-% 10 nitrik asit çözeltisine batırın, 2 saat boyunca 60 ℃ 'da tedavi edin, çıkarın ve nötr olana kadar deiyonize su ile durulayın. Kurutulduktan sonra, yüzey hidroksil gruplarının sayısı%30'dan fazla artırılabilir ve bu da elektrot aktif malzemelerle bağlanma kuvvetini arttırabilir. Tedavi edilen substrat, uzun süreli maruziyet nedeniyle yüzey aktivitesi bozulmasını önlemek için 48 saat içinde elektrotlarla kaplanmalıdır.
Termal Yalıtım Etkisi Üzerine Karbon Fiber Keçe Yalıtım Katmanı Kalınlığı Yasası
Karbon fiber keçe, yüksek sıcaklık ekipmanının yalıtım tabakası olarak kullanıldığında, kalınlığı ve termal yalıtım etkisi arasındaki ilişki doğrusal değildir ve ekipmanın çalışma sıcaklığına göre bilimsel olarak tasarlanması gerekir. In the range from room temperature to 500℃, the thermal insulation effect improves significantly with the increase of thickness: when the thickness increases from 5mm to 20mm, the thermal conductivity decreases from 0.05W/(m·K) to 0.02W/(m·K), and the thermal insulation performance increases by 60%, because the increased thickness extends the heat conduction path, and the static air layer in the pores hinders heat transfer. Sıcaklık 800 ℃'yi aştığında, kalınlığın termal yalıtım etkisi üzerindeki etkisi zayıflar-20 mm'den 30 mm'ye yükselirken, termal iletkenlik sadece%5-%8 azalır, çünkü ısı radyasyonu yüksek sıcaklıklarda ana ısı transfer modu haline gelir ve kalınlığın arttırılması radyasyon ısı transferi azaltmada sınırlı bir etkiye sahiptir. Pratik uygulamalarda, kompozit yapıların çalışma sıcaklığına göre seçilmesi gerekir: 10-15 mm kalınlığında 500 ℃ altında tek bir karbon fiber tabakası keçe kullanılabilir; 800-1200 ℃ için, “karbon fiber keçe yansıtıcı tabakanın” bileşik bir yapısı gereklidir, yani her 10mm karbon fiber keçe, ısı radyasyonunu engellemek için yansıtıcı tabakayı kullanan bir alüminyum folyo yansıtıcı tabaka ile eşleştirilir. Şu anda, 20-25mm'de kontrol edilen toplam kalınlık ideal etki elde edebilir ve aşırı kalınlık ekipmanın yükünü artıracaktır. Kurulum sırasında, eklemlerde 5-10 mm'lik örtüşen ve sıcak havanın boşluklara nüfuz etmesini önlemek için yüksek sıcaklık dirençli iplik dikişine sabitlenmiş, yalıtım tabakasının sorunsuz olmasını sağlamak gerekir.
Kimyasal tedavi yoluyla hissedilen karbon fiberin gücünü arttırmak için uygulama yöntemleri
Kimyasal işlem yoluyla keçe karbon fiberin gücünü arttırmak için, lifleri arasındaki zayıf bağ kuvvetini hedefleyerek, genel yapıyı güçlendirmek için bir emprenye iyileştirme sürecini benimsemek gerekir. Yaygın olarak kullanılan bir yöntem reçine emprenye işlemidir: Yüksek sıcaklıkta dirençli epoksi reçinesi seçin (sıcaklık direnci ≥200 ℃), 500-800MPa'lık bir oranda kürleme ajanıyla karıştırın, 500-800MPa · s viskozitesine uygun miktarda aseton ekleyin, tamamen içine daldırın ve 30. tişörtler için, 30. tişörtler için, 30. reçinenin gözeneklere tamamen nüfuz etmesi. Dışarı çıkarın ve reçine içeriğini keçe ağırlığının% 30-% 40'ına kontrol etmek için bir silindirle sıkın (fazlalık ağırlığı artıracaktır, daha güçlendirme etkisini sınırlayacaktır), daha sonra 1 saat boyunca 120 ℃'de bir fırında önceden iyileştirin ve daha sonra 2 saat boyunca kürleme için 180 ℃ 'da ısıtın, böylece reçine karbon fiberleri sıkıca bağlamak için üç boyutlu bir ağ oluşturur. Bu tedaviden sonra, karbon fiber keçesinin gerilme mukavemeti%50-%80 artabilir ve yırtılma direnci daha önemli ölçüde iyileştirilir. Daha yüksek mukavemet gerektiren senaryolar için karbon nanotüp modifikasyonu tedavisi kullanılabilir: Karbon nanotüp dispersiyonunda (konsantrasyon%0.5-%1) keçe karbon fiberini batırın, karbon nanotüplerinin fiber yüzeye yapışmasını sağlamak için 30 dakika boyunca ultrasonik tedaviyi gerçekleştirin, daha sonra inter gazın korunması altında 1 saat boyunca karbonlaştırın. Karbon nanotüpler, lifler arasında bir “köprü” yapısı oluşturacak ve malzemenin yüksek sıcaklık direncini korurken mukavemeti daha da artıracaktır. Tedavi edilen karbon fiber keçe, gerilme mukavemetinin ≥50MPa olmasını sağlamak ve yapısal yatak gereksinimlerini karşılamak için mukavemet testine tabi tutulması gerekir. .
Öncesi
