Hvorfor karbonfiberfelt blir det foretrukne valget for høyytelsesmaterialer i forskjellige felt
Karbonfiber følte , med sine sammensatte egenskaper med lett vekt, høye temperaturmotstand og høy styrke, har blitt et sentralt alternativ til tradisjonelle materialer i miljøvern, energi, romfart og andre felt. Dens kjernefordeler stammer fra dens unike struktur og sammensetning: et porøst nettverk dannet av uordnede sammenvevd karbonfibre beholder ikke bare den høye styrken til karbonfibre selv (strekkfasthet opp til 3000MPa eller mer), men har også utmerket luftpermeabilitet og adsorpsjon på grunn av porøsiteten (vanligvis 40%-80%). Når det gjelder vekt, har karbonfiberfilt en tetthet på bare 1,6-2,0 g/cm³, mindre enn en fjerdedel av stål, men den kan tåle temperaturer over 2000 ℃, langt overfor varmemotstandsgrensen for metallmaterialer. Denne egenskapen gjør den egnet for høye temperaturfiltreringsapplikasjoner (for eksempel industriell ovn røykgassbehandling), hvor den tåler høye røykgassstemperaturer mens de avskjærer partikler gjennom dens porøse struktur. I energisektoren, når den brukes som et batterilektrodesubstrat, kan det samtidig imøtekomme behovene til konduktivitet og elektrolyttpermeabilitet. I tillegg viser karbonfiberfelt ekstremt sterk kjemisk stabilitet og reagerer knapt med syrer eller alkalier bortsett fra noen få sterke oksidanter, noe som gjør det egnet for langvarig bruk i etsende miljøer. Sammenlignet med alternative materialer som glassfiberfilt, har den bedre utmattelsesmotstand og er mindre utsatt for omfang og brudd etter gjentatt stress, og har dermed okkupert en uerstattelig posisjon i avanserte applikasjoner som krever både ytelse og levetid.
Effektivitetstesting og påføring av karbonfiber følt i høye temperaturer røykfiltrering
I høye temperaturer røykfiltreringsscenarier som industrielle ovner og avfallsforbrenning, må filtreringseffektiviteten og stabiliteten til karbonfiber føles å verifiseres gjennom standardiserte tester. En ofte brukt testmetode er "høy temperatur røykgass-simuleringseksperiment": Fix en 5-10 mm tykk karbonfiberfiltprøve i en filtreringsanordning, introduser simulert røykgass som inneholder partikler med en diameter på 0,1-10μm (temperatur satt til 800-1200 ℃,, 1,5-2 meter/s), og måle partikelen før og etterfiltrering etter filtrasjon etter filtrasjon. Den kvalifiserte standarden er at filtreringseffektiviteten for partikler som er større enn 0,3μm er ≥99%, og økningen i filtreringsmotstand overstiger ikke 30% av startverdien. I praktiske anvendelser må behandlingsmetoder velges i henhold til røykgasssammensetningen: for røykgass som inneholder sure gasser (for eksempel svovelsyremåke), bør silanbehandlet karbonfiberfilt brukes til å forbedre korrosjonsresistens gjennom overflatemodifisering; For scenarier som inneholder fete partikler, bør filtkroppen behandles med et hydrofobt belegg for å unngå porblokkering. Under installasjonen må karbonfiberfelt gjøres til plisserte filterposer for å øke filtreringsområdet mens du reduserer luftmotstand, med 10-15 cm avstand mellom filterposer for å sikre jevn passasje av røykgass. Under bruk bør rengjøring av høye temperaturer rengjøring (ved bruk av 200-300 ℃ trykkluft for omvendt rensing) utføres hver 3-6 måned for å fjerne partikler festet til overflaten og opprettholde stabiliteten i filtreringseffektiviteten.
Sammenlignende analyse av korrosjonsmotstand mellom karbonfiberfilt og glassfiberfelt
Forskjellen i korrosjonsbestandighet mellom karbonfiberfelt og glassfiberfilt gjenspeiles hovedsakelig i kjemisk stabilitet og miljømessig tilpasningsevne, og seleksjon bør være basert på de mediumegenskapene til bruksscenariet. I sure miljøer (for eksempel industrielt avløpsvannbehandling med pH 2-4), viser karbonfiberfelt betydelige fordeler: hovedkomponenten er karbon, som har sterk kjemisk inertness. Når på lang sikt kontakt med ikke-oksiderende syrer som saltsyre og svovelsyre, er vekttapshastigheten mindre enn 1% per år, mens glassfiberfunn (som inneholder silisiumdioksid) vil bli korrodert med syre på grunn av silikon-oksygenbindingen. I alkaliske miljøer (som røykgassdesulfuriseringssystemer med pH 10-12), er korrosjonsmotstanden til de to relativt lik, men karbonfiberfelt har bedre anti-embritlementsevne-glassfiberfelte vil gradvis miste tøffhet under den langsiktige virkningen av sterk alkali og er utsatt for å oppnå mer. For miljøer som inneholder fluorider (som avfallsgassbehandling i aluminiumsplanteelektrolytiske celler), er toleransen for karbonfiberfilt langt overlegen den for glassfiberfelt, fordi fluorioner vil reagere med silisium i glass for å danne silisiumfluoridgass, noe som fører til materialnedbrytning, mens karbonfiber ikke reagerer med det. I tillegg påvirkes karbonfiber -filt neppe i organiske løsningsmidler (som toluen og aceton), mens harpiksbelegget av glassfiberfilt kan oppløses, noe som resulterer i løs struktur.
Viktige punkter i prosessering og kuttingsteknologi for karbonfiber filt batterilektrodesubstrater
Når du behandler karbonfiber som føles i batterilektrodesubstrater, påvirker kuttnøyaktighet og overflatebehandling direkte elektrodeytelse, og krever streng kontroll av prosessdetaljer. Før kutting, må karbonfiberfiltet forbehandles: legg den flatt i et miljø med en temperatur på 20-25 ℃ og fuktighet på 40% -60% i 24 timer for å eliminere internt stress i materialet og unngå å skjeve etter kutting. Laserskjæringsmaskiner skal brukes til skjæring, med laserkraft satt til 50-80W og skjærehastighet 50-100mm/s. Denne metoden kan unngå kantfiberutskred forårsaket av mekanisk skjæring, og samtidig smeltes skjærkanten øyeblikkelig ved høy temperatur for å danne en jevn forseglet kant, og reduserer fiberhemmingskulder ved etterfølgende bruk. Skjærestørrelsesfeilen skal kontrolleres innen ± 0,1 mm, spesielt for underlag brukt i laminerte batterier. Forbruk av overdreven størrelse vil føre til dårlig elektrodejustering og påvirke ladningsutladningseffektiviteten. Etter å ha kuttet, er overflateaktiveringsbehandling nødvendig: Bløt karbonfiberen som føles i 5% -10% salpetersyreoppløsning, behandle den ved 60 ℃ i 2 timer, ta den ut og skyll den med avionisert vann til den er nøytralt. Etter tørking kan antallet overflatehydroksylgrupper økes med mer enn 30%, noe som forbedrer bindingskraften med elektrode aktive materialer. Det behandlede underlaget skal belegges med elektroder innen 48 timer for å unngå nedbrytning av overflateaktiviteter på grunn av langvarig eksponering.
Påvirkningsloven av karbonfiber følte isolasjon Lagtykkelse på termisk isolasjonseffekt
Når karbonfiberfilt brukes som isolasjonslaget med høye temperaturutstyr, er forholdet mellom tykkelse og termisk isolasjonseffekt ikke-lineær, og det må være vitenskapelig designet i henhold til utstyrstemperaturen til utstyret. I området fra romtemperatur til 500 ℃ forbedres den termiske isolasjonseffekten betydelig med økningen av tykkelsen: Når tykkelsen øker fra 5 mm til 20 mm, synker den termiske konduktiviteten fra 0,05W/(m · K) til 0,02 i den økte tykken, og den termiske kondisjonen til den termiske kondisjonen. varmeoverføring. Når temperaturen overstiger 800 ℃, svekkes påvirkningen av tykkelse på den termiske isolasjonseffekten-når den øker fra 20 til 30 mm, synker den termiske konduktiviteten med bare 5%-8%, fordi varmestrålingen blir den viktigste varmeoverføringsmodusen ved høye temperaturer, og bare øke tykkelsen har en begrenset effekt på reduserende strålingsvarme. I praktiske anvendelser må sammensatte strukturer velges i henhold til arbeidstemperaturen: et enkelt lag med karbonfiberfilt kan brukes under 500 ℃, med en tykkelse på 10-15mm; For 800-1200 ℃ kreves det en sammensatt struktur av "karbonfiberfilt reflekterende lag", det vil si at hver 10 mm karbonfiberfils blir matchet med et aluminiumsfolie reflekterende lag, som bruker det reflekterende laget for å blokkere varmestråling. På dette tidspunktet kan den totale tykkelsen kontrollert ved 20-25mm oppnå den ideelle effekten, og overdreven tykkelse vil øke belastningen på utstyret. Under installasjonen er det nødvendig å sikre at isolasjonslaget er sømløst, med 5-10 mm overlapping ved leddene, og fikset med høy temperaturbestandig trådsøm for å forhindre at varm luft trenger inn gjennom hullene.
Implementeringsmetoder for å forbedre styrken til karbonfiber som føles gjennom kjemisk behandling
For å forbedre styrken til karbonfiber som føles gjennom kjemisk behandling, er det nødvendig å ta i bruk en impregnering-herdingsprosess for å styrke den generelle strukturen, og sikte på den svake bindingskraften mellom fibrene. En ofte brukt metode er harpiksimpregneringsbehandling: Velg høye temperaturresistent epoksyharpiks (temperaturmotstand ≥200 ℃), bland den med herdemidlet i et forhold på 10: 1, tilsett en passende mengde aceton til å fortynne til en viskositet på 500-800mpa · s, fullstendig fordype karbonfiberfelten i det, og den til å definere en ve-svin-milj på en ve-svin. Forsikre deg om at harpiksen trenger fullt ut i porene. Ta den ut og klem den med en rull for å kontrollere harpiksinnholdet til 30% -40% av filtvekten (overskuddet vil øke vekten, mens utilstrekkelig vil begrense styrkingseffekten), deretter forhåndsoppdra det i en ovn ved 120 ℃ i 1 time, og varm den til 180 ℃ for å herde i 2 timer, slik at oppbeningen er en tre-dimensjonal nettverk. Etter denne behandlingen kan strekkfastheten til karbonfiberfilt økes med 50%-80%, og tåremotstanden er mer betydelig forbedret. For scenarier som krever høyere styrke, kan modifiseringsbehandling av karbon nanorør brukes: Bløt karbonfiberen som føles i en karbon nanorørdispersjon (konsentrasjon 0,5%-1%), utfør ultralydbehandling i 30 minutter for å gjøre karbon nanotuber til å feste til fiberoverflaten, og kulla til 800 i 1 time under den beskyttelsen til fiberoverflaten. Karbon-nanorør vil danne en "brobygning" -struktur mellom fibre, og ytterligere forbedre styrken mens du beholder materialets høye temperaturmotstand. Den behandlede karbonfiberen som føles behov for å gjennomgå styrketesting for å sikre at strekkfastheten er ≥50MPa, og oppfyller de strukturelle lagerbehovene.
Tidligere
