Hvorfor følte carbonfiber det foretrukne valg for højtydende materialer på forskellige felter
Carbon Fiber følte med sine sammensatte egenskaber ved let vægt, høj temperaturresistens og høj styrke er blevet et vigtigt alternativ til traditionelle materialer i miljøbeskyttelse, energi, rumfart og andre felter. Dens kernefordele stammer fra dens unikke struktur og sammensætning: et porøst netværk dannet af uorden sammenvævede carbonfibre bevarer ikke kun den høje styrke af carbonfibre selv (trækstyrke op til 3000MPa eller mere), men har også fremragende luftpermeabilitet og adsorption på grund af dens porøsitet (normalt 40%-80%). Med hensyn til vægt har carbonfiber-følt en densitet på kun 1,6-2,0 g/cm³, mindre end en fjerdedel af stålet, men alligevel kan den modstå temperaturer over 2000 ℃, hvilket langt overstiger varmemodstandsgrænsen for metalmaterialer. Denne egenskab gør det velegnet til applikationer med høj temperaturfiltrering (såsom industriel ovn-røggasbehandling), hvor den kan tolerere høje røggasstemperaturer, mens de opfanger partikler gennem dens porøse struktur. I energisektoren, når det bruges som et batterielektrodesubstrat, kan det samtidig imødekomme behovene for ledningsevne og elektrolytpermeabilitet. Derudover udviser carbonfiber-følte ekstremt stærk kemisk stabilitet og reagerer næppe med syrer eller alkalier undtagen for et par stærke oxidanter, hvilket gør den velegnet til langvarig anvendelse i ætsende miljøer. Sammenlignet med alternative materialer som glasfiberfeltet har det bedre træthedsmodstand og er mindre tilbøjelig til at omfavne og brud efter gentagen stress, hvilket besætter en uerstattelig position i avancerede applikationer, der kræver både ydeevne og lang levetid.
Effektivitetstest og påføring af kulfiber følt i høj temperatur røgfiltrering
I høje temperatur røgfiltreringsscenarier såsom industrielle ovne og affaldsforbrænding, føltes filtreringseffektiviteten og stabiliteten af kulfiber følt at verificeres gennem standardiserede tests. En almindelig anvendt testmetode er "høj-temperatur røggasimuleringseksperiment": Fix en 5-10 mm tyk kulfiber-filt-prøve i en filtreringsindretning, introducer simuleret røggas indeholdende partikler med en diameter på 0,1-10μm (temperatur indstillet til 800-1200 ℃, strømningshastighed 1,5-2m/s), og måle partikelkoncentrationen før og efter filtrering efter 24 timer på kontinuerlig filtrering. Den kvalificerede standard er, at filtreringseffektiviteten for partikler, der er større end 0,3μM, er ≥99%, og stigningen i filtreringsmodstand ikke overstiger 30% af den oprindelige værdi. Ret praktiske anvendelser skal behandlingsmetoder vælges i henhold til røggaskompositionen: til røggas, der indeholder sure gasser (såsom svovlsyretåge), skal silanbehandlet kulfiber følt bruges til at forbedre korrosionsbestandighed gennem overflademodifikation; For scenarier, der indeholder olieagtige partikler, skal den filtlegeme behandles med en hydrofob belægning for at undgå poreblokering. Under installationen føltes kulfiber følt til at blive lavet til plisserede filterposer for at øge filtreringsområdet, mens den reducerer luftmodstand, med en 10-15 cm afstand mellem filterposer for at sikre ensartet passage af røggas. Under brug skal rengøring af høj temperatur back-blow-rengøring (ved hjælp af 200-300 ℃ trykluft til omvendt rensning) udføres hver 3-6 måned for at fjerne partikler, der er fastgjort til overfladen og opretholde stabiliteten af filtreringseffektiviteten.
Sammenlignende analyse af korrosionsmodstand mellem følte kulfiber og glasfiber følt
Forskellen i korrosionsbestandighed mellem følte carbonfiber og filtfiber føles hovedsageligt i kemisk stabilitet og miljøtilpasningsevne, og selektion skal være baseret på de mellemstore egenskaber ved brugsscenariet. I sure miljøer (såsom industriel spildevandsbehandling med pH 2-4) viser carbonfiberfeltet betydelige fordele: dens hovedkomponent er kulstof, der har stærk kemisk inertitet. Når man er i langvarig kontakt med ikke-oxiderende syrer, såsom saltsyre og svovlsyre, er vægttabshastigheden mindre end 1% om året, mens glasfiberfeltet (indeholdende siliciumdioxid) vil blive korroderet af syre på grund af silicium-iltbindingen med en vægttabshastighed på 5% -8% pr. År, og overfladen vil vise chalking. I alkaliske miljøer (såsom røggas desulfuriseringssystemer med pH 10-12) er korrosionsmodstanden for de to relativt ens, men carbonfiberfeltet har bedre anti-embritlement evne-glasfiberfeltet vil gradvist miste sejhed under den langvarige handling af stærk alkali og er tilbøjelig til brud under ekstern kraft, mens den mekaniske egenskabsreat til at være sejhed i den langsigtede efterfølgende rækkevidde kan nås på 80%. For miljøer, der indeholder fluorider (såsom affaldsgasbehandling i aluminiumsplantelektrolytiske celler), er tolerancen for carbonfiber, der føles, langt bedre end glasfiberens følte, fordi fluorioner ikke vil reagere med silicium i glas for at danne siliciumfluoridgas, hvilket fører til materialedegradering, mens carbonfiber ikke reagerer med den. Derudover påvirkes carbonfiber -følt næppe i organiske opløsningsmidler (såsom toluen og acetone), mens harpiksbelægning af glasfiber føles kan opløses, hvilket resulterer i løs struktur.
Nøglepunkter i behandling og skæreteknologi til carbonfiber Felt batterisubstrater
Når behandling af carbonfiber følte sig i batterielektrodesubstrater, påvirker skæringsnøjagtighed og overfladebehandling direkte elektrodeydelse, hvilket kræver streng kontrol af procesdetaljer. Før klipning føltes kulfiber følt at forbehandles: læg den fladt i et miljø med en temperatur på 20-25 ℃ og fugtigheden på 40% -60% i 24 timer for at eliminere intern stress i materialet og undgå fordrejning efter skæring. Laserskæremaskiner skal bruges til skæring, med laserkraft indstillet til 50-80W og skærehastighed 50-100mm/s. Denne metode kan undgå kantfiberudgydelse forårsaget af mekanisk skæring, og på samme tid smeltes forkanten øjeblikkeligt af høj temperatur for at danne en glat forseglet kant, hvilket reducerer fiber urenhedsudgydelse i efterfølgende brug. Fejlen for skærestørrelse skal kontrolleres inden for ± 0,1 mm, især for underlag, der bruges i laminerede batterier. Afvigelse for overdreven størrelse vil føre til dårlig elektrodejustering og påvirke opladningsudladningseffektiviteten. Efter skæring kræves overfladeaktiveringsbehandling: blødlægges carbonfiberen, der føles i 5% -10% salpetersyreopløsning, behandl den på 60 ℃ i 2 timer, tag den ud og skyl den med deioniseret vand, indtil den er neutral. Efter tørring kan antallet af overfladehydroxylgrupper øges med mere end 30%, hvilket forbedrer bindingskraften med elektrode aktive materialer. Det behandlede underlag skal coates med elektroder inden for 48 timer for at undgå nedbrydning af overfladeaktivitet på grund af langvarig eksponering.
Indflydelseslov om kulfiber Felt isolering Lagtykkelse på termisk isoleringseffekt
Når kulfiber følt bruges som isoleringslaget af udstyr med høj temperatur, er forholdet mellem dets tykkelse og termisk isoleringseffekt ikke-lineær, og det skal videnskabeligt designes i henhold til udstyrets arbejdstemperatur. 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 overførsel. Når temperaturen overstiger 800 ℃, svækkes påvirkningen af tykkelse på den termiske isoleringseffekt-når den øges fra 20 mm til 30 mm, falder den termiske ledningsevne med kun 5%-8%, fordi varmestråling bliver den vigtigste varmeoverførselstilstand ved høje temperaturer, og blot forøgelse af tykkelsen har en begrænset effekt på at reducere stråling af varmeoverførsel. I praktiske anvendelser skal sammensatte strukturer vælges i henhold til arbejdstemperaturen: et enkelt lag af kulfiberfelt kan bruges under 500 ℃ med en tykkelse på 10-15 mm; For 800-1200 ℃ kræves en sammensat struktur af "carbonfiberfeltet reflekterende lag", det vil sige, at hver 10 mm carbon fiber-filt matches med et reflekterende lag med aluminiumsfolie, der bruger det reflekterende lag til at blokere varmestråling. På dette tidspunkt kan den samlede tykkelse, der kontrolleres 20-25 mm, opnå den ideelle effekt, og overdreven tykkelse vil øge belastningen af udstyret. Under installationen er det nødvendigt at sikre, at isoleringslaget er problemfrit, med 5-10 mm overlapning ved samlingerne og fastgjort med høj temperaturresistent trådsøm for at forhindre varm luft i at trænge igennem hullerne.
Implementeringsmetoder til forbedring af styrken af kulfiber føles gennem kemisk behandling
For at forbedre styrken af kulfiber, der føles gennem kemisk behandling, er det nødvendigt at indføre en imprægneringsproces for at styrke den samlede struktur, der sigter mod den svage bindingskraft mellem dens fibre. A commonly used method is resin impregnation treatment: select high-temperature resistant epoxy resin (temperature resistance ≥200℃), mix it with curing agent at a ratio of 10:1, add an appropriate amount of acetone to dilute to a viscosity of 500-800mPa·s, completely immerse the carbon fiber felt in it, and defoam in a vacuum environment (-0.09MPa) for 30 minutes to ensure that Harpiksen trænger helt ind i porerne. Tag det ud og pres den med en rulle for at kontrollere harpiksindholdet til 30% -40% af filtvægten (overskydende vil øge vægten, mens det utilstrækkeligt vil begrænse styrkningseffekten), og derefter for-cure i en ovn i 120 ℃ i 1 time og derefter opvarme den til 180 ℃ til hærdning i 2 timer, så harpiks udgør en tre-dimensionel netværksstruktur til stramt binding af carbon-fibers. Efter denne behandling kan den trækstyrke af kulfiber følt øges med 50%-80%, og tåremodstanden forbedres mere markant. Til scenarier, der kræver højere styrke, kan der anvendes carbon nanotube-modifikationsbehandling: blødlægges carbonfiberen, der føles i en carbon nanotube-spredning (koncentration 0,5%-1%), udfør ultralydsbehandling i 30 minutter for at gøre carbon nanorørne til fiberoverfladen og derefter kulstofisere ved 800 ℃ i 1 time under beskyttelse af ierter-gas. Carbon nanorør vil danne en "brodannende" struktur mellem fibre, hvilket yderligere forbedrer styrken, samtidig med at materialets højtemperaturresistens. Den behandlede carbonfiber følte behov for at gennemgå styrke -test for at sikre, at trækstyrken er ≥50MPa, der opfylder de strukturelle lejekrav.
Tidligere
