Carbon fiber boasts exceptional properties-high specific strength and modulus, corrosion resistance, thermal stability, fatigue endurance, and conductivity-making it indispensable in aerospace, military, and industrial applications. Yet untreated carbon fiber surfaces exhibit chemical inertness. Lacking active functional groups, they bond poorly with matrices, creating interfacial defects that podkopán výkon . Porozumění metodám povrchové úpravy je tedy nezbytné .
Hlavní cíle povrchového úpravy jsou:
- Zabránit slabé tvorbě rozhraní vrstvy
- Vytvořte optimální lepení topografie
- Vylepšete afinitu z pryskyřice
Metody léčby spadají do dvou kategorií:
Oxidační ošetření- Představte polární skupiny a eliminujte slabá rozhraní
Neoxidační ošetření- Uložení reaktivního uhlíku nebo jiných látek
Oxidační metody
Oxidace plynné fáze: Vystavuje vlákna oxidačním plynům (E . G ., AIR, Ozone) . představuje polární skupiny a zvyšuje drsnost povrchu, zvyšuje kompozitní sílu smyku .}
Oxidace kapalné fáze: Ponoření vlákna do oxidačních roztoků (kyselina dusičná, chlornan sodný) . Letky na generování drážky a skupin obsahujících kyslík, což zlepšuje adhezi pryskyřice .
Kombinovaná oxidace plynu-kapaliny: Aplikuje kapalinový povlak následovaný oxidací plynu . zvyšuje jak pevnost v tahu vlákna, tak kompozitní smykovou sílu interlamináru .
Elektrochemická oxidace: Anodická oxidace v elektrolytech . generuje funkční skupiny kyslíku/dusíku, které zlepšují epoxidovou smáčivost a reaktivitu, zvyšují mechanický výkon .}
Neoxidační metody
Depozice páry: Vklady pyrolytický uhlík na rozhraní vlákniny pro relaxaci stresu a posílení lepení .
Elektropolymerizace: Formuluje polymerní filmy na vláknech přes monomerní polymeraci řízenou elektrickým polem . Modifikuje povrchovou morfologii/složení .
Potahování spojovacího činidla: Používá molekuly Amphiphilic (E . g ., Silanes), které chemicky přemojují vlákna a pryskyřice prostřednictvím dvojitých reaktivních skupin .
Polymerní povlak: Aplikuje polyaluminoxan, převádí se na povlak oxidu po tepelném zpracování . Zvyšuje oxidační odolnost pro kovové matricové kompozity .
Růst vousů: Pěstuje mikrokrystalické výztuže (e . g ., Sic Whiskers) na povrchu vláken, aby se mechanicky propojily s matricemi .
Plazmatická ošetření: Etches povrchy s ionizovaným plynem pro zvýšení drsnosti a aktivních míst .
Praktické úvahy
Neoxidační metody, jako je depozice páry a ošetření plazmy, zůstávají experimentální a postrádají průmyslovou škálovatelnost .
Copling/Polymer Coatings nabízejí mezní vylepšení síly .
Elektropolymerizace zahrnuje komplexní postupy .
Oxidace kapaliny vyhovuje pouze zpracování dávků; Doba oxidace plynu se liší podle typu vlákna; Kombinovaná oxidace postrádá přesné ovládání .
Elektrochemická oxidace se objevuje jako nejslibnější: rovnoměrně zvyšuje smáčivost/reaktivitu za mírných, kontrolovatelných podmínek a hladce se přizpůsobuje na výrobní linky, které jej umístí jako budoucí standard pro průmyslové povrchové inženýrství .
