Dadweldu 4 Ffugymdeimlad Cyffredin am Ffiber Carbon! Cynhwysol, Amddiffyn, Gwrthsefyll Dŵr, Gwrthsefyll Corrosion

Dadweldu 4 Ffyrdd Cyffredin o Ddysgu Am Ffiber Carbon! A yw'n gynhwysol? A sgrinio? A gwrthsefyll dŵr? A gwrthsefyll corrosion?

O gynhyrchion awto ysgafn i ddynod eithafol a chyfleusterau chwaraeon uchel, i ranau strwythurol hanfodol yn yr awyrennau gofod, mae gan fiber carbon hir dderbyniad cyhoeddus am ei nodweddion 'ysgafn fel plu, cryf fel dur'. Ond wrth i'w boblogrwydd gynyddu, mae'r cwestiynau am ei nodweddion yn lluogi: Mae rhai yn honni "mae fiber carbon yn cynhwyso trydan, felly mae chamgipiau ffôn wnaeth cael eu gwneud ohono yn atal arwyddion," tra bod eraill yn poeni "mae fiber carbon yn ofni dŵr ac yn smashio dan ddwr glaw." tra bod eraill yn ceisio gwybod, "A yw'n fwy gwrth-gorrosif na metall?"

Mae'r cwestiynau ymddangos yn syml hyn yn datgelu'r rhesymeg sylfaenol ar ôl priodweddau deunydd gwead gwefr—nid yw'n "deunydd cyffredin" nac yn cael ei ddal drwy nifer o "tabw" sy'n cael eu hamlinellu. Heddiw, byddwn yn delio â phedwar o'r cwestiynau mwyaf pwysig yn yr iaith syml, gan dorri i lawr y egwyddorion a darparu atebion sydd wedi'u sefydlu ar gymhwyster go iawn i'ch helpu chi wirioneddol i ddeall gwead gwefr!

C1：Ydych chi wedi clywed bod gwead gwefr yn gynhwysydd?

A1：Ydy, mae'n cynnheiddu trydan ar hyd echelin y gwead, ond nid yw fel metall!

Mae llawer o bobl yn credu'n wallgof bod gwead gwefr yn "deunydd inswleiddio", ond mae gan wead gwefr pur ei hun gydwarededd trydanol wych—mae hyn yn dod o'i strwythur moleciwlaidd: mae gwead gwefr yn ffurfio strwythur tebyg i graffit ble mae atomau carbon wedi'u trefnu mewn rhwydwaith o gelwyr hecsagonaidd. Gall electronau rhydd symud yn rhydd o fewn y bon cymunedig π, yn debyg i gael "gwylldro" ar gyfer electronau, felly'n galluogi cynhwysiant.

Fodd bynnag, mae ei gynhwysedd yn wahanol i walltiau fel copr a alwminiwm:

(1) Cynhwysedd cyfeiriadol: Mae gan ffibrion carbôn gynhwysedd gryfach ar hyd eu cyfeiriad ehangol (hyd y ffracsiwn) ac yn gynheintydd tannau (cyfeiriad y diamedr), tra bod walltiau'n cynhwythu trydan yn isotropig;
(2) Effaith gynhwysedd ychydig yn is: Mae resistolraedd ffibrion carbôn yn amrywio o 10⁻³ i 10⁻⁴ Ω·m (yn amrywio yn ôl specifiwadau), sy'n llawer uwch na chopr (1.72×10⁻⁸ Ω·m), gan ei wneud yn anaddas fel disgyrchlen uniongyrchol i wirf metel;
(3) Gall deunyddiau cyfansawdd fod yn ysgafnwr: Mae'r rhan fwyaf o “ffibr carbôn cynnyrch ” yr ydym yn ei gyfarfod bob dydd (e.e. racedau ffibr carbôn, cydrannau cerbydau) yn wirioneddol yn "deunyddiau cyfansawdd cryfhedig â ffibr carbôn" (CFRP). Os yw'r matrics yn deunydd ysgafnwr fel smwdd resín epocsi ac nad yw'r ffibrion carbôn yn ffurfio rhwydwaith gynhreintiol parhaus, gall y cyfansawdd ddangos priodweddau ysgafnwr neu hanner-gynhwysydd yn gyfan gwbl.
Cymwysiadau Ymarferol: Trwy archwilio'i gynhwysedd, gall gweigrwyd carbôn gael ei ddefnyddio i wneud llawr gwrth-statig a deunydd amddiffyn electromagnetig. Drwy reoli cynhwysiad y ffibr, gellir hefyd gynhyrchu cyfansawdd gweigrwyd carbôn inswleiddio i fulfaoi amrywiaeth o ymgeisio gofynnodau.

Q2: A all ddiflanno sianeli fel metall?

A2: O, ond mae angen creu rhwydwaith gynhwysol parhaus.

Mae egwyddor sylfaenol amddiffyn electromagnetig yn "ffurfio cavarn wedi'i amgáu gyda deunydd cynhwysol i adlewyrchu, hoffi neu arwain donau electromagnetig i'r ddaear." Mae metall yn weithio'n wych fel deunydd amddiffyn oherwydd ei natur cynhwysol parhaus sy'n gallu atal donau electromagnetig yn llawn.

A yw gall gweigrwyd carbôn ddiflanno sianeli yn dibynnu ar a yw'n ffurfio lwybr cynhwysol parhaus:
(1) Gweigrwyd carbôn pur / parhaus â chynnwys uchel cynhyrchion Ffrâd Carbnig :Lleihau effeithiolrwydd amddiffyn! Er enghraifft, mae cydrannau wnaed o ffabrion ffibr gwmni pur neu ffibr gwmni prepeg yn ffurfio rhwydwaith gynhwysol parhaus trwy groesiad y ffibr, gan adlewyrchu rhai donau electromagnetig. Mae effeithiolrwydd amddiffyn (SE) fel arfer yn amrywio o 30 i 60 dB (ddigon am gyflwr diwydiant a sifil cyffredin), er y bydd yn ychydig yn is na metel (60 i 100 dB+).
(2) Cyfansawdd ffibr gwmni â chynnwys isel / ar wahân: Os yw ffibr gwmni yn unig yn cael ei "hanhaelu" o fewn matrics inswliadu ac nad yw'n ffurfio rhwydwaith barhaus, mae'n weithio fel "cabelau torrol" ac ni chynnig bron dim alluoedd amddiffyn;
(3) Datrysiadau hybu: Mae rhoi orchymyn metallig ar wyneb y cyfansawdd neu gynnwys llenwyr cynhwysol (er enghraifft, dwyran naniog gwmni) yn gallu cynyddu'r perfformiad amddiffyn o gynhyrchion ffibr gwmni yn sylweddol, hyd yn erbyn cyrraedd lefelau metel.
Er enghraifft: gall cas ffon o fewnffibr garbon sydd wedi'i wneud o fabric carbôn parhaus â chynnwys uchel ysgwyddo'r arwyddion ychydig (er y bydd yn niweidio defnydd normal); tra bod gan gas plastig adliogedig grifft carbôn safonol (CFRP), oherwydd y ffibrâu sydd wedi'u harchwilio, effaith bron amharu ar dderbyn arwyddion.

Q3: Ydy deunydd ffibr garbon yn "ofni dŵr"?

A3: Nid yw ffibr garbon pur yn broblem; mae deunyddiau cyfansawdd yn dibynnu ar y matrics a'r amddiffyn.

Yn gyntaf, gadewch i ni egluro: Nid yw ffibr garbon pur ei hun yn ofni dŵr! Mae gan ffibr garbon strwythur cemegol sefydlog na fydd yn ymateb i ddŵr. Ni fydd yn rhestio na'n datrysi, hyd yn oed mewn amgylchedd dan-ddŵr (fel offer dwr dwfn neu robota dan-ddŵr), mae ffibr garbon pur yn gweithio fel deunydd adeiladu da.

Fodd bynnag, efallai bod "cynhyrchion ffibr garbon" (deunyddiau cyfansawdd) yr ydym yn eu gweld yn aml yn "ofni dŵr".

Mae'r mater sylfaenol yn ymwneud â'r deunydd matrics a'r ddolgiad rhyngwyneb:
(1) Os yw'r fatrix cyfansawdd yn resin eposi, resin polyester, ayb., mae gweldadu hir yn galluogi dŵr i ddod yn raddol i mewn i fewn y resin neu gyfrwyng y ffibr-resin, gan arwain at:
1) Chwydu a heneiddio'r resin, sy'n lleihau cryfder y deunydd;
2) Ddatguddio'r ffibr-resin (ffailiwr cyfrwyng), gan achosi "ddatguddio";
(2) Mae composites sydd wedi'u trin yn arbennig yn "gwrthsefyll dŵr": Trwy wneud y resin yn ddigon i ddŵr, defnyddio orchmynnu gwrth-ddŵr (e.e., sglep polyurethane, orchmynnu fflyworigarbon) ar wyneb y cynnyrch, neu ddefnyddio matrices sydd â chynhwysiant gwell i ddŵr (e.e., polyetheretherketone PEEK), mae composites ffibr carbon yn gallu cadw stabl yn amgylchedd clamus neu hyd yn oed yn ystod gweldadu hir.

Argymhellion Defnyddio: - Esguswch bellach allan o olwg glaw neu gweldadu ar gyfer cynhyrchion ffibr carbon cyffredin (e.e., sacioedd cefn, racets chwaraeon). - Ar gyfer defnyddio tu allan neu dan ddŵr (e.e., pedalloedd, offer dyfrni), dewiswch gynhyrchion gradd gwrth-ddŵr arbennig.

C4：Faint o gynhwysiant i goriadwch sydd ganddo?

"Ymadroddadwy i goriannau cemegol" ond "bregus i ocsidio ar wres uchel"!

Mae mannod carbon yn dangos ymadraethadwydigaeth gyffredinol eithriadol, gyda'i fantez sylfaenol yn dod o strwythur sefydlog atomau carbon:
(1) Ymadael â choriannau asgid a sâl: Yn ystafell-wres, mae mannod carbon yn dal orfod ag atebion asgid a sâl cyffredin fel asgid cloriddig, asgid sulforig, a sodiwm hydrid. Wahanol i feddal, ni cheir corrosion electrogemegol arno, sy'n ei wneud yn cael ei ddefnyddio'n eang mewn offer cemegol (e.e. pibellau ar gyfer cludo cyfrwng corrosif, llinellu corff adweithydd).
(2) Ymadael â choriannau hydoddwyr organig: Ni chynhyrfer mannod carbon mewn mwyafrif y hydoddwyr organig fel alcowl, acetone, a sylffwr, ac ni ddrytai hyd yn cynydd hir;
(3) Annerbynioldeb: Bregusrwydd i Ocsidio Ar Wres Uchel: Dyma briodoledd unigolffasgar gweadur glo — yn yr awyr, mae tymhereddau sy'n fwy na 400°C yn achosi i weadur glo ymateb â ocsigen (C + O₂ = CO₂), gan arwain at ocsidio raddol, colli pwysau, a lleihau cryfder. Fodd bynnag, mewn amgylchedd nwy anweithgar (e.e. niwtrogen) neu amgylchedd gwacws, mae'n aros stabil hyd yn olynus wrth dymhereddau eithriadol uchel (dros 1000°C).

Nodyn ychwanegol: Nid yw weadur glo ei hun yn sensitif i ocsidio ar dymhereddau uchel, gan fod ei gydran bennaf yn glo, sy'n gallu dalfa rhagor na 1800°C mewn amgylchedd heb ocsigen. Fodd bynnag, mae cyfansawddion gweadur glo yn sensitif i ocsidio ar dymhereddau uchel oherwydd bod y matrics resen a ddefnyddir yn ocsidio ac yn methu mewn amgylchedd sy'n cynnwys ocsigen uwchben 400°C, felly'n amharu ar berfformiad y deunydd cyfan. Mewn amgylchedd sy'n cynnwys ocsigen, mae tynerth tymheredd ar gyfer weadur glo ei hun yn 300°C-400°C.

Mae'r ymwrthedd i goriôl o gyfansawdd ffrâm carbon yn cael ei ddylanwadu yn debyg i'r matrics. Os nad yw'r smwddf resyn yn ymwrtheddol i goriôl (e.e. resyn polyester safonol), yna bydd agoredigaeth hir amser i gyfrwng coriolyddol yn achosi methiant y resyn, gan ddinistrio perfformiad cyffredinol y faner. Felly, mae'n rhaid i gyfansawdd ffrâm carbon a ddefnyddir mewn prosesu cemegol gynnwys matricsau resyn erthyliadwy (e.e. resins ester ffinylen, resins ebyc wedi'u haddasu).

Mae hanfodion priodweddau deunydd ffrâm carbon yn seiliedig ar yr egwyddor bod "strwythur yn penderfynu ar berfformiad". Mae deall y nodweddion hyn yn allweddol i defnyddio'i fwriadiau yn effeithiol—nid wyntio'r "gall-ddefnyddio" na chymhwyso camdealltwriaeth o'i "terfynau". Os ydych chi am archwilio rhagor o gymwysiadau penodol (fel ffrâm carbon mewn electronig neu offer alltud), rhowch sylw isod!