1.炭素繊維の層状構造と高弾性特性
高温で炭素化された有機繊維で作られた材料である炭素繊維は、ユニークな層状構造と共有結合接続を備えており、これがその高弾性源の源です。炭化プロセス中に、有機繊維の非炭素元素が徐々に除去され、高度に向いた炭素原子層構造が残ります。これらの炭素原子層は、強力な共有結合によってしっかりと接続されており、グラファイトと同様の層状構造を形成しますが、より整然と層状層の方向を形成します。この構造は、炭素繊維に軸方向に非常に高い弾性率、つまり変形に抵抗する能力を与えます。
高弾性率は、炭素繊維材料の重要な特徴です。つまり、力にさらされると、炭素繊維は形状の安定性を維持でき、変形が容易ではありません。この機能は、航空宇宙、自動車製造、スポーツ用品、その他の分野など、高いストレスや高負荷に耐える必要があるアプリケーションにとって重要です。
2。高弾性維持と利点 導電性添加剤用の粉砕炭素繊維粉末
導電性添加剤用の製粉された炭素繊維粉末は、特別なプロセスを通じて炭素繊維を粉砕することによって得られる細かい粒状材料です。粒子サイズは縮小されていますが、炭素繊維の基本構造と特性、特に高弾性特性が保持されます。この粉末が導電性添加剤または補強段階としてマトリックス材料に加えられると、その高い弾性率の利点が完全に実証されます。
材料のモジュラスを大幅に改善します
導電性添加剤用の粉砕された炭素繊維粉末の高弾性特性により、マトリックス材料に添加すると、材料の全体的な弾性率を大幅に改善できます。これは、ストレスにさらされると複合材料がより硬く、より耐久性があり、より大きな変形と負荷に耐えることができることを意味します。この機能は、高強度と高い剛性を必要とする構造部品にとって特に重要です。
材料の安定性を高めます
導電性添加剤用の高弾性粉砕炭素繊維粉末は、材料の寸法の安定性と熱安定性を高めることもできます。温度の変化や応力の下では、複合材料は良好な形と寸法の安定性を維持することができ、変形や亀裂を起こしやすくなりません。この機能は、過酷な環境で作業する必要がある機器またはコンポーネントにとって重要です。
材料疲労抵抗を改善します
導電性添加剤用の粉砕された炭素繊維粉末の高い弾性率は、複合材料の疲労抵抗を改善するのにも役立ちます。循環荷重の下では、複合材料は良好な機械的特性と耐久性を維持することができ、疲労障害を起こしやすくなりません。これは、長い間交互の荷重に耐える必要がある構造的な部分にとって非常に重要です。
3。カーボンファイバー粉末の調製プロセス
炭素繊維粉末の調製プロセスは、その高いモジュラス特性が保持され、発揮されるようにするための重要なリンクです。カーボンファイバー粉末の主な準備ステップとプロセスポイントについては、以下で詳しく紹介します。
原材料の選択と前処理
炭素繊維粉末の調製には、最初に高品質の炭素繊維原料の選択が必要です。ポリアクリロニトリル（PAN）ベースの炭素繊維は、優れた機械的特性と炭化効果を持つため、原料として使用されます。原材料の選択の後、表面の不純物と水分を除去して、後続の処理の円滑な進行を確保するために、洗浄や乾燥などの前処理が必要です。
炭化治療
炭化は、炭素繊維の調製における重要なステップの1つです。前処理された炭素繊維は、高温炉に入れられ、不活性ガス（窒素など）の保護下で高温炭化処理を受けます。炭化温度は通常、1000〜3000℃の間で制御され、必要な炭素繊維の性能と目的に従って調整されます。炭化プロセス中、有機繊維の非炭素元素は徐々に除去され、高度に配向の炭素原子層構造が炭素繊維を形成するようにします。
粉砕と研削
炭化炭素繊維は通常、長い繊維の形です。特定のアプリケーションのニーズを満たすには、微粒子に押しつぶされる必要があります。粉砕プロセスは、機械的な粉砕、空気の流れの粉砕、その他の方法によって実行できます。粉砕は、通常、ボールミルや振動ミルなどの機器を使用して、炭素繊維粉末の細かさと均一性をさらに改善することです。粉砕と研削により、均一な粒子サイズと良好な分散を備えた炭素繊維粉末を得ることができます。
表面処理と修正
カーボンファイバー粉末とマトリックス材料間の適合性と結合を改善するために、表面処理および修正することができます。表面処理は、化学物質処理、身体処理、または血漿処理によって実行され、炭素繊維粉末の表面活性と濡れ性を改善できます。修正は、特定の添加物を追加したり、化学移植やその他の反応を実行して、特定の用途のニーズをよりよく満たすことにより、カーボンファイバー粉末の表面特性と化学構造を変更することです。
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