なぜカーボンファイバーがさまざまな分野の高性能材料の好みの選択になるのか
炭素繊維フェルト 、軽量、高温抵抗、高強度の複合特性により、環境保護、エネルギー、航空宇宙、およびその他の分野における従来の材料の重要な代替品となっています。その中心的な利点は、そのユニークな構造と組成から生じています。無秩序に織り込まれた炭素繊維によって形成される多孔質ネットワークは、炭素繊維の高強度自体（最大3000mpa以上までの引張強度）を保持するだけでなく、その多孔性（通常は40％-80％）のために優れた空気透過性と吸着を備えています。重量に関しては、炭素繊維のフェルトの密度はわずか1.6〜2.0g/cm³であり、鋼の4分の1未満ですが、2000年を超える温度に耐えることができ、金属材料の耐熱性限界をはるかに超えています。この特性により、高温ろ過アプリケーション（産業用キルン煙道ガス処理など）に適しています。そこでは、多孔質構造を通じて粒子を傍受しながら高煙道ガス温度に耐えることができます。エネルギー部門では、バッテリー電極基質として使用すると、導電率と電解質透過性のニーズを同時に満たすことができます。さらに、炭素繊維のフェルトは非常に強力な化学的安定性を示し、いくつかの強い酸化剤を除いて酸やアルカリとはほとんど反応しないため、腐食性環境での長期使用に適しています。ガラス繊維のフェルトなどの代替材料と比較して、疲労抵抗が良くなり、繰り返しストレスの後に腹立ちや骨折を起こしやすく、パフォーマンスと長寿の両方を必要とする高級用途でのかけがえのない位置を占めています。
高温煙ろ過で感じられる炭素繊維の効率テストと応用
工業用キルンや廃棄物の焼却などの高温煙ろ過シナリオでは、標準化されたテストを通じて炭素繊維のろ過効率と安定性を検証する必要があります。一般的に使用されるテスト方法は、「高温煙道ガスシミュレーション実験」です。ろ過装置に5〜10mmの厚さの炭素繊維フェルトサンプルを修正し、0.1〜10μmの直径（800-1200）の温度設定、流量1.5-2m/sに設定）のシミュレートされた煙道ガスを含む粒子を導入し、粒子濃度の前に粒子濃度を測定します。適格な基準は、0.3μmを超える粒子のろ過効率が99％以上であり、ろ過抵抗の増加が初期値の30％を超えないことです。実際の用途では、煙道ガスの組成に従って処理方法を選択する必要があります。酸性ガスを含む煙道ガス（硫酸ミストなど）の場合、シラン処理した炭素繊維のフェルトは、表面修飾による腐食抵抗を強化するために使用する必要があります。油性粒子を含むシナリオの場合、フェルトの体は、毛穴の詰まりを避けるために、疎水性コーティングで処理する必要があります。設置中、炭素繊維のフェルトをプリーツフィルターバッグにして、ろ過領域を増やしながら空気抵抗を減らし、フィルターバッグ間の10〜15cmの間隔で煙道ガスの均一な通過を確保する必要があります。使用中、表面に付着した粒子を除去し、ろ過効率の安定性を維持するために、3〜6か月ごとに高温のバックブロークリーニング（逆パージに200〜300℃の圧縮空気を使用）を実行する必要があります。
炭素繊維フェルトとガラス繊維フェルトの間の腐食抵抗の比較分析
炭素繊維のフェルトとガラス繊維のフェルト間の腐食抵抗の違いは、主に化学的安定性と環境適応性に反映されており、選択は使用シナリオの中の特性に基づいている必要があります。酸性環境（pH 2-4による産業廃水処理など）では、炭素繊維のフェルトは重要な利点を示しています。その主な成分は炭素であり、それは強力な化学的不活性です。塩酸や硫酸などの非酸化酸と長期的に接触すると、体重減少率は年間1％未満ですが、ガラス繊維のフェルト（二酸化シリコンを含む）は、減量率が5％-8％のシリコン酸素結合により、酸によって酸性化されます。アルカリ環境（pH 10-12の煙道ガス脱硫システムなど）では、2つの腐食抵抗は比較的類似していますが、炭素繊維のフェルトは抗拡大能力が優れています。ガラス繊維のフェルトは、強力なアルカリの長期作用の下で徐々に丈夫さを失い、炭素濃縮速度が到達したため、外力の下で骨折します。フッ化物（アルミニウム植物電解細胞の廃ガス処理など）を含む環境の場合、フッ化物イオンはガラスのシリコンと反応してフッ化物ガスを形成し、物質分解をもたらし、カーボンファイバーはそれとは反応しないため、炭素繊維の繊維の耐性はガラス繊維の繊維の耐性よりもはるかに優れています。さらに、有機溶媒（トルエンやアセトンなど）では炭素繊維のフェルトはほとんど影響を受けませんが、ガラス繊維の樹脂コーティングは溶解し、構造が緩んでいる可能性があります。
カーボンファイバーフェルトバッテリー電極基板の処理と切断技術の重要なポイント
炭素繊維をバッテリー電極基板に感じると、精度と表面処理の削減は電極の性能に直接影響するため、プロセスの詳細の厳密な制御が必要です。切断する前に、炭素繊維の感じは前処理する必要があります。20〜25℃の温度の環境に平らに置き、湿度が40％-60％の環境に平らに置き、材料の内部応力を排除し、切断後の反りを避けます。レーザー切断機は、レーザー電力を50-80Wに設定し、速度50-100mm/sに設定して、切断に使用する必要があります。この方法では、機械的切断によって引き起こされるエッジ繊維の脱落を回避できます。同時に、最先端は高温で即座に溶けて滑らかな密閉端を形成し、その後の使用で繊維の不純物が減少します。切断サイズの誤差は、特にラミネートバッテリーで使用される基質について、±0.1mm以内に制御する必要があります。過度のサイズの偏差は、電極の整列が不十分になり、充電効率に影響します。切断後、表面活性化処理が必要です。5％〜10％の硝酸溶液で感じた炭素繊維を浸し、60℃で2時間処理し、それを取り出して、ニュートラルになるまで脱イオン水ですすぎます。乾燥後、表面ヒドロキシル基の数は30％以上増加し、電極活性材料との結合力を高めます。処理された基質は、長期曝露による表面活性の劣化を避けるために、48時間以内に電極でコーティングする必要があります。
炭素繊維の影響律法断熱層の厚さの熱断熱効果に対する厚さ
炭素繊維フェルトが高温機器の断熱層として使用される場合、その厚さと熱断熱効果の関係は非線形であり、機器の作業温度に応じて科学的に設計する必要があります。室温から500℃までの範囲では、厚さの増加とともに熱断熱効果が大幅に向上します。厚さが5mmから20mmに増加すると、熱伝導率は0.05W/（M・K）から0.02W/（M・K）に減少し、熱断熱性能が60％増加するため、熱伝導が促進されます。温度が800℃を超えると、熱断熱効果に対する厚さの影響が弱まります。20mmから30mmに増加すると、熱伝導率は5％〜8％しか低くなります。これは、熱放射が高温で主要な熱伝達モードになり、厚さを増加させると、厚さを増加させると、厚さの放射熱伝達に限られた効果があるためです。実際の用途では、作業温度に応じて複合構造を選択する必要があります。10〜15mmの厚さで、炭素繊維フェルトの単一層を500℃未満で使用できます。 800-1200の場合、「炭素繊維フェルト反射層」の複合構造が必要です。つまり、各10mm炭素繊維のフェルトは、反射層を使用して熱放射線をブロックするアルミニウムホイル反射層と一致します。この時点で、20〜25mmで制御される総厚さは理想的な効果を達成でき、厚さが過剰に機器の負荷を増加させます。取り付け中に、断熱層がシームレスであり、ジョイントで5〜10mmのオーバーラップで、高温耐性の糸ステッチで固定されていることを確認する必要があります。
化学処理を通じて感じられる炭素繊維の強度を高めるための実装方法
化学処理を通じて感じられる炭素繊維の強度を高めるには、繊維間の弱い結合力を目指して、全体的な構造を強化するために含浸硬化プロセスを採用する必要があります。一般的に使用される方法は、樹脂含浸処理です：高温耐性樹脂（温度耐性≥200℃）を選択し、10：1の比率で硬化剤と混合し、500-800MPA・Sの粘度に希釈して、環境に浸透している環境に完全に浸漬します。樹脂が毛穴に完全に浸透することを確認します。それを取り出してローラーで絞り、レジン含有量をフェルト体重の30％〜40％に制御します（過剰は重量を増加させますが、不十分な場合は強化効果が制限されます）。その後、120のオーブンで1時間前に硬化し、180を加熱して2時間硬化して、樹脂が3次元ネットワーク構造を整備します。この治療後、炭素繊維の張力強度は50％〜80％増加する可能性があり、涙抵抗がより大幅に改善されます。より高い強度を必要とするシナリオの場合、カーボンナノチューブ修飾処理を使用できます。カーボンナノチューブ分散（濃度0.5％-1％）に炭素繊維を浸し、30分間超音波処理を行い、繊維表面に密着させ、その後、繊維の保護ガスの下で1時間800を炭化します。カーボンナノチューブは、繊維間の「架橋」構造を形成し、材料の高温抵抗を保持しながら強度をさらに改善します。処理された炭素繊維のフェルトは、引張強度が50MPa以上であることを確認するために強度テストを受ける必要があり、構造的ベアリング要件を満たしています。
前の
