Περίληψη:

Αυτό το άρθρο εισάγει τη δομή και τις ιδιότητες των ινών άνθρακα, καθώς και κοινές μεθόδους για την επιφανειακή επεξεργασία τους. Συνοψίζει επίσης τα πεδία εφαρμογής των ινών άνθρακα και την τρέχουσα κατάσταση και τάσεις ανάπτυξης ανθρακονημάτων στην Κίνα.

1. Εισαγωγή

Οι ίνες άνθρακα είναι ένα ινώδες υλικό άνθρακα με πυκνότητα μικρότερη από αυτή του μεταλλικού αλουμινίου αλλά με αντοχή μεγαλύτερη από αυτή του χάλυβα. Διαθέτει επίσης αντοχή στη διάβρωση και υψηλό συντελεστή. Διαθέτοντας τόσο τα εγγενή "σκληρά" χαρακτηριστικά των υλικών άνθρακα και τη δυνατότητα επεξεργασίας των υφαντικών ινών (όντας "ευέλικτες"), αντιπροσωπεύει μια νέα γενιά προηγμένων υλικών διπλής χρήσης (στρατιωτικής και πολιτικής φύσεως), που χρησιμοποιείται ευρέως στην αεροπορία, την αεροδιαστημική, τις μεταφορές, τα αθλητικά και ψυχαγωγικά είδη, τις ιατρικές συσκευές, τα μηχανήματα, τα κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα και άλλα είδη. Η βιομηχανία ανθρακονημάτων διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην αναβάθμιση των βιομηχανιών πυλώνων στις ανεπτυγμένες χώρες και ακόμη και στη βελτίωση της συνολικής ποιότητας των εθνικών οικονομιών. Έχει επίσης μεγάλη σημασία για τη βιομηχανική αναδιάρθρωση και την αναβάθμιση των παραδοσιακών υλικών στην Κίνα [1].

1.1 Δομή ινών άνθρακα

Οι ίνες άνθρακα έχουν τη βασική δομή του γραφίτη, αλλά όχι μια ιδανική δομή πλέγματος γραφίτη. Αντίθετα, διαθέτουν αυτό που είναι γνωστό ως δομή στροβιλοστρωτικού γραφίτη (βλ. Εικόνα 1-1). Οι βασικές μονάδες που σχηματίζουν την πολυκρυσταλλική δομή είναι εξαγωνικά πλέγματα στρώματος ατόμου άνθρακα, τα οποία σχηματίζουν επίπεδα στρώματος. Μέσα στα επίπεδα του στρώματος, τα άτομα άνθρακα συνδέονται με ισχυρούς ομοιοπολικούς δεσμούς με μήκος δεσμού 0,1421 nm. μεταξύ των επιπέδων στρώματος, δρουν ασθενείς δυνάμεις van der Waals, με την απόσταση μεταξύ των στρωμάτων που κυμαίνεται από 0,3360 nm έως 0,3440 nm. Τα άτομα άνθρακα μεταξύ των στρωμάτων δεν έχουν κανονικές σταθερές θέσεις, με αποτέλεσμα τα άκρα του στρώματος να είναι ανομοιόμορφα. Σε σύγκριση με τη δομή του γραφίτη, τα στρώματα του ατόμου άνθρακα στις ίνες άνθρακα υφίστανται ακανόνιστη μετάφραση και περιστροφή, αλλά τα στρώματα ατόμου άνθρακα με εξαγωνικό ομοιοπολικό δεσμό είναι ουσιαστικά ευθυγραμμισμένα παράλληλα με τον άξονα της ίνας, δίνοντας στην ίνα ένα εξαιρετικά υψηλό αξονικό μέτρο εφελκυσμού. Στη δομή του στροβιλοστρωτικού γραφίτη, τα στρώματα γραφίτη είναι οι πιο θεμελιώδεις δομικές μονάδες, που τέμνονται μεταξύ τους. Αρκετές έως δεκάδες στρώματα σχηματίζουν κρυσταλλίτες γραφίτη, οι οποίοι με τη σειρά τους σχηματίζουν ινίδια διαμέτρου περίπου 50 nm και μήκους αρκετών εκατοντάδων νανόμετρων. Τέλος, αυτά τα ινίδια σχηματίζουν μεμονωμένα μονονήματα από ίνες άνθρακα, τυπικά διαμέτρου 6–8 μm.

1.2 Σχηματισμός ινών άνθρακα

Κατά τον σχηματισμό των ινών άνθρακα, σχηματίζονται διάφορα ελαττώματα στην επιφάνεια. Αυτό συμβαίνει επειδή κατά την ενανθράκωση των πρόδρομων ινών, ένας μεγάλος αριθμός στοιχείων και διάφορα αέρια (όπως CO2, CO, H2O, NH3, H2, N2) δημιουργούνται και διαφεύγουν, οδηγώντας σε κενά και ελαττώματα στην επιφάνεια και το εσωτερικό της ίνας. Ιδιαίτερα όταν η έκλυση αερίων είναι πολύ βίαιη σε ένα ορισμένο στάδιο, τα κενά και τα ελαττώματα που σχηματίζονται στην επιφάνεια και το εσωτερικό της ίνας γίνονται πιο σοβαρά. Τα κύρια ελαττώματα που παρατηρούνται στις ίνες άνθρακα περιλαμβάνουν πέντε τύπους: κεντρικές οπές, αμφικωνικά κενά, εγκλείσματα, πόρους που μοιάζουν με βελόνες και επιφανειακές ρωγμές. Τα μικροκρυσταλλικά βασικά επίπεδα γύρω από τα ελαττώματα της επιφάνειας συμμορφώνονται με το σχήμα του ελαττώματος και η περιοχή του διαταραγμένου προσανατολισμού γύρω από το ελάττωμα αυξάνεται. Στις ίνες άνθρακα, τα άτομα άνθρακα στις άκρες των στρωμάτων γραφίτη και εκείνα σε ελαττωματικές θέσεις στην επιφάνεια διαφέρουν από τα άθικτα βασικά άτομα άνθρακα εντός των στρωμάτων. Τα βασικά άτομα άνθρακα εντός των στιβάδων βιώνουν συμμετρικές δυνάμεις, έχουν υψηλή ενέργεια δεσμού και παρουσιάζουν χαμηλή αντιδραστικότητα. Τα άτομα άνθρακα στις επιφανειακές ακμές και τα επιφανειακά ελαττώματα υφίστανται ασύμμετρες δυνάμεις, διαθέτουν ασύζευκτα ηλεκτρόνια και είναι πιο ενεργά. Επομένως, η επιφανειακή δραστηριότητα των ινών άνθρακα σχετίζεται με τον αριθμό των ατόμων άνθρακα στα άκρα και τις θέσεις ελαττωμάτων.

1.3 Ιδιότητες των ινών άνθρακα

Οι ίνες άνθρακα έχουν χαμηλή πυκνότητα, μικρό βάρος, καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα, είναι μη μαγνητικές, διαθέτουν δυνατότητες θωράκισης ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και παρουσιάζουν καλή μετάδοση ακτίνων Χ. Τα τελευταία χρόνια, λόγω της μείωσης του κόστους των ανθρακονημάτων και της προόδου στην τεχνολογία κατασκευής σύνθετων υλικών, έχουν γίνει ένα hotspot έρευνας για σύνθετα υλικά ηλεκτρομαγνητικής θωράκισης. Η χύδην χημική σύνθεση των ινών άνθρακα περιλαμβάνει στοιχεία όπως C, N, O, H και ιχνοστοιχεία μετάλλων, ενώ η επιφανειακή χημική σύνθεση είναι C, O, H. Επιπλέον, ορισμένες πολικές αντιδραστικές ομάδες όπως κετόνη, καρβοξυλικές και υδροξυλικές ομάδες υπάρχουν στην επιφάνεια, αλλά η ποσότητα τους είναι πολύ μικρή. Ως αποτέλεσμα, οι μη επεξεργασμένες ίνες άνθρακα έχουν λεία επιφάνεια, χαμηλή αντιδραστικότητα, μικρή ειδική επιφάνεια (γενικά μικρότερη από 1 m2·g-1), μεγάλη γωνία διαβροχής στο νερό, υδροφοβικότητα και κακές ιδιότητες σύνδεσης και διασποράς. Εκμεταλλευόμενοι το γεγονός ότι οι ίνες άνθρακα μπορούν να οξειδωθούν με οξειδωτικά μέσα και με οξυγόνο στον αέρα σε υψηλές θερμοκρασίες, τα επιφανειακά στοιχεία άνθρακα μπορούν να οξειδωθούν σε ομάδες που περιέχουν οξυγόνο, βελτιώνοντας έτσι τη διεπιφανειακή πρόσφυση, τη διαβρεξιμότητα και τη χημική σταθερότητα των ινών άνθρακα.

2. Πρόοδος Έρευνας στην Επιφανειακή Επεξεργασία Ανθρακικών ινών

Κατά την προετοιμασία, οι ίνες άνθρακα υφίστανται επεξεργασία ενανθράκωσης σε ατμόσφαιρα αδρανούς αερίου υψηλής θερμοκρασίας. Καθώς τα μη ανθρακούχα στοιχεία διαφεύγουν και ο άνθρακας εμπλουτίζεται, ο αριθμός των ενεργών λειτουργικών ομάδων στην επιφάνεια των ανθρακονημάτων μειώνεται και η διαβρεξιμότητα με τη ρητίνη μήτρας επιδεινώνεται. Επιπλέον, για να βελτιωθεί η αντοχή σε εφελκυσμό των ινών άνθρακα, τα επιφανειακά ελαττώματα πρέπει να ελαχιστοποιηθούν όσο το δυνατόν περισσότερο, με αποτέλεσμα μια μικρή ειδική επιφάνεια. Αυτή η λεία επιφάνεια οδηγεί σε κακή επίδραση αγκυρώσεως με τη μήτρα, μειώνοντας τη διεπιφανειακή αντοχή των σύνθετων ινών άνθρακα και περιορίζοντας την πλήρη απόδοση της υψηλής απόδοσης των ινών άνθρακα. Επομένως, για να βελτιωθεί η διεπιφανειακή πρόσφυση μεταξύ ινών άνθρακα και υλικών μήτρας και να αξιοποιηθούν πλήρως τα χαρακτηριστικά υψηλής αντοχής και υψηλού συντελεστή ινών άνθρακα, είναι απαραίτητη η επιφανειακή τροποποίηση των ινών άνθρακα για την ενίσχυση της διαβρεξιμότητας και της πρόσφυσης με τη μήτρα, βελτιώνοντας έτσι την απόδοση διεπιφανειακής συγκόλλησης του σύνθετου υλικού.

Η τροποποίηση της επιφάνειας των ινών άνθρακα μπορεί να επιτύχει τα ακόλουθα τρία αποτελέσματα:

• Αποτρέψτε το σχηματισμό αδύναμων στρωμάτων διεπαφής. Τα αδύναμα στρώματα διεπαφής περιλαμβάνουν κυρίως προσροφημένες ακαθαρσίες, παράγοντες απελευθέρωσης. στιβάδες οξειδίου, στιβάδες ένυδρου που σχηματίζονται κατά τη γήρανση της διεπαφής. και στρώματα αέρα παγιδεύονται λόγω ανεπαρκούς διαβροχής με τη μήτρα.

• Δημιουργήστε μια μορφολογία επιφάνειας κατάλληλη για πρόσφυση, δημιουργώντας 凹凸 στην επιφάνεια του υλικού οπλισμού για να βελτιώσετε την απόδοση της διεπιφανειακής συγκόλλησης μέσω του εφέ αγκυρώσεως.

• Βελτιώστε τη συγγένεια μεταξύ της ρητίνης και του υλικού ενίσχυσης επικαλύπτοντας την επιφάνεια του ενισχυτικού υλικού με έναν μέτρια πολικό παράγοντα κάλυψης ή με χημική επεξεργασία στην επιφάνεια για την εισαγωγή λειτουργικών ομάδων, βελτιώνοντας έτσι την απόδοση της διεπιφανειακής συγκόλλησης.

Επί του παρόντος, οι κύριες μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για την επιφανειακή τροποποίηση των ινών άνθρακα περιλαμβάνουν την επεξεργασία οξείδωσης, την επεξεργασία επίστρωσης, την επεξεργασία πλάσματος, την επεξεργασία χημικής εναπόθεσης ατμών, την επεξεργασία επιφανειακών εμβολιασμών και την επεξεργασία υπερκρίσιμου υγρού.

2.1 Επεξεργασία οξείδωσης σε αέρια φάση

Η επεξεργασία οξείδωσης είναι μια σημαντική προσέγγιση για τη βελτίωση και τη ρύθμιση των επιφανειακών χαρακτηριστικών των ινών άνθρακα. Μέσω της επεξεργασίας οξείδωσης, ομάδες που περιέχουν οξυγόνο όπως καρβοξυλ, υδροξυλ και καρβονυλ ομάδες μπορούν να δημιουργηθούν στην επιφάνεια της ίνας, επιτρέποντας στις χημικές αντιδράσεις μεταξύ της ίνας και της μήτρας της ρητίνης να σχηματίσουν διεπιφανειακό δεσμό. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος μπορεί επίσης να βλάψει τη δομή των ινών άνθρακα και να επηρεάσει τις φυσικές και χημικές τους ιδιότητες, επομένως ο χρόνος οξείδωσης πρέπει να ελέγχεται προσεκτικά. Η επεξεργασία οξείδωσης περιλαμβάνει κυρίως τρεις μεθόδους: οξείδωση σε αέρια φάση, οξείδωση υγρής φάσης και ηλεκτροχημική οξείδωση. Η οξείδωση σε αέρια φάση χρησιμοποιεί οξειδωτικά αέρια για την οξείδωση της επιφάνειας των ινών, εισάγοντας πολικές ομάδες (όπως -ΟΗ, κ.λπ.) και παρέχοντας κατάλληλη τραχύτητα για τη βελτίωση της διαστρωματικής διατμητικής αντοχής των σύνθετων υλικών. Όταν χρησιμοποιείται οξείδωση αέρα, η θερμοκρασία οξείδωσης έχει σημαντική επίδραση στο αποτέλεσμα της θεραπείας. Οι J. Li et al. [2-3] κατεργάστηκαν ίνες άνθρακα χρησιμοποιώντας οξείδωση αέρα και οξείδωση του όζοντος, αντίστοιχα, και στη συνέχεια πολυμερίστηκαν για την παραγωγή σύνθετων ινών άνθρακα/πολυαιθεραιθερκετόνης (PEEK). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι μετά την οξείδωση του όζοντος, η περιεκτικότητα σε COOH στην επιφάνεια των ινών άνθρακα αυξήθηκε σημαντικά. Με χρόνο οξείδωσης 3 λεπτών, η διεπιφανειακή διατμητική αντοχή (IFSS) του σύνθετου υλικού CF/PEEK αυξήθηκε κατά 60% σε σύγκριση με το μη επεξεργασμένο. Σε σύγκριση με την επεξεργασία οξείδωσης του αέρα, η επεξεργασία οξείδωσης του όζοντος ήταν πιο αποτελεσματική.

Η ηλεκτροχημική οξείδωση γενικά περιλαμβάνει τη χρήση ινών άνθρακα ως ανόδου σε ένα διάλυμα ηλεκτρολύτη, τον έλεγχο της συνθήκης επιφανειακής οξείδωσης αλλάζοντας παραμέτρους όπως η θερμοκρασία αντίδρασης, η συγκέντρωση ηλεκτρολύτη, ο χρόνος επεξεργασίας και η πυκνότητα ρεύματος. Όπως και άλλες επεξεργασίες οξείδωσης, η ηλεκτροχημική οξείδωση εισάγει διάφορες λειτουργικές ομάδες (εστέρας, καρβοξυλίου, υδροξυλίου κ.λπ.) στην επιφάνεια της ίνας, βελτιώνοντας έτσι τη διαβροχή των ινών, τα χαρακτηριστικά πρόσφυσης και τη σύνδεση με τη μήτρα, αυξάνοντας σημαντικά τις μηχανικές ιδιότητες των σύνθετων υλικών ενισχυμένων με ανθρακονήματα. Επί του παρόντος, υπάρχουν πολλές αναφορές για την ηλεκτροχημική οξείδωση των επιφανειών από ανθρακονήματα. Το περιεχόμενο περιλαμβάνει κυρίως την επίδραση των συνθηκών οξείδωσης, τις ιδιότητες και τη μορφολογία της επιφάνειας των ανθρακονημάτων μετά την οξείδωση και τους μηχανισμούς οξείδωσης. Οι Jie Liu et al. [4] ηλεκτροχημικά οξειδωμένες ίνες άνθρακα σε μικτό ηλεκτρολύτη (NH4HCO3)/(NH4)2C2O4·H2O. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι λειτουργικές ομάδες που περιέχουν οξυγόνο και άζωτο στην επιφάνεια των ανθρακονημάτων αυξήθηκαν σημαντικά. όχι μόνο η αντοχή σε εφελκυσμό των ινών άνθρακα αυξήθηκε κατά 17,1%, αλλά και η διαστρωματική αντοχή διάτμησης (ILSS) του σύνθετου υλικού από ανθρακονήματα αυξήθηκε επίσης κατά 14,5%. Οι Soo-Jin Park et al. χρησιμοποίησε έναν σύνθετο ηλεκτρολύτη αμίνης για την εκτέλεση επεξεργασίας επιφανειακής αμίνωσης σε ίνες άνθρακα με βάση το PAN, επιτυγχάνοντας τιμές IFSS και ILSS 117 GPa, 87 GPa και 107 GPa, 103 GPa, αντίστοιχα.

2.2 Θεραπεία πλάσματος

Το πλάσμα είναι μια αθροιστική κατάσταση ύλης που περιέχει επαρκή αριθμό θετικά και αρνητικά φορτισμένων σωματιδίων με περίπου ίσα φορτία. Η χρήση οξείδωσης πλάσματος για την τροποποίηση των επιφανειών των ινών συνήθως αναφέρεται στη φυσική και χημική δράση των μη πολυμεριζόμενων αερίων στην επιφάνεια του υλικού. Τα μη πολυμεριζόμενα αέρια μπορεί να είναι είτε αντιδραστικά είτε αδρανή. Συνήθως χρησιμοποιείται οξυγόνο πλάσματος, το οποίο έχει υψηλή ενέργεια και ισχυρή οξειδωτική ισχύ. Όταν προσκρούει στην επιφάνεια των ινών άνθρακα, μπορεί να οξειδώσει ελαττώματα όπως γωνίες και άκρες κρυστάλλου ή δομές διπλού δεσμού σε ενεργές ομάδες που περιέχουν οξυγόνο. Οι Huang Yudong et al. επεξεργάστηκαν ίνες άνθρακα με αέρα πλάσματος και στη συνέχεια παρήγαγαν σύνθετα ανθρακονήματα/φαινολικά. Όταν ο χρόνος επεξεργασίας ήταν 20 λεπτά, το ILSS και η διεπιφανειακή δύναμη μικρο-αποδέσμευσης μεταξύ της μονής ίνας και της ρητίνης μήτρας αυξήθηκαν κατά 52,8% και 56,5%, αντίστοιχα, και η απόδοση διεπιφανειακής συγκόλλησης του τελικού προϊόντος αυξήθηκε περισσότερο από 40%. Οι Xiong Jie et al. επεξεργασμένες ίνες άνθρακα με ψυχρό οξυγόνο πλάσματος και το μέγιστο φορτίο θραύσης και ο δείκτης σκληρότητας του τσιμεντοκονιάματος CFRP αυξήθηκαν σημαντικά. Kingsley Kin Chee Ho et al. [5] υιοθέτησε μια νέα μέθοδο επεξεργασίας που περιλαμβάνει διακοπτόμενη ή συνεχή μονόπλευρη ή διπλής όψης φθορίωση ινών άνθρακα χρησιμοποιώντας πλάσμα, εισάγοντας ομάδες φθορίου στην επιφάνεια των ινών άνθρακα.

2.3 Επεξεργασία επίστρωσης

Η επεξεργασία επίστρωσης περιλαμβάνει την εφαρμογή ενός συγκεκριμένου πολυμερούς στην επιφάνεια της ίνας για να αλλάξει η δομή και οι ιδιότητες του σύνθετου στρώματος διεπαφής. Η επίστρωση επιφάνειας εξυπηρετεί τις ακόλουθες λειτουργίες: η επίστρωση μπορεί να προστατεύσει τις ίνες από ζημιές, να βελτιώσει τη δέσμη των ινών και να βοηθήσει στη χρήση της αντοχής των ινών. η επίστρωση μπορεί να αλλάξει τις επιφανειακές ιδιότητες της ίνας και να βελτιώσει τη διαβρεξιμότητα των ινών με τη μήτρα ρητίνης. Οι δραστικές λειτουργικές ομάδες στην επικάλυψη διευκολύνουν τη χημική σύνδεση μεταξύ της επιφάνειας της ίνας και της μήτρας της ρητίνης. η επίστρωση μπορεί να αποτρέψει την απώλεια της επιφανειακής δραστηριότητας μετά την επιφανειακή επεξεργασία. Tamaki Melanoma et al. [6] επικάλυψε μια νανοεπικάλυψη πολυιμιδίου (PI) πάχους περίπου 100 nm στην επιφάνεια των ινών άνθρακα T1000. Όταν η δέσμη ανθρακονημάτων τεντώθηκε, η νανοεπικάλυψη PI βοήθησε στην πρόληψη της διάδοσης επιφανειακών ελαττωμάτων στις ίνες άνθρακα και στη μείωση της συγκέντρωσης τάσεων, ενισχύοντας αποτελεσματικά την αντοχή σε εφελκυσμό των ινών άνθρακα.

3. Εφαρμογές ινών άνθρακα

3.1 Αεροδιαστημικό Πεδίο

Τα σύνθετα υλικά από ανθρακονήματα έχουν μια σειρά πλεονεκτημάτων, όπως υψηλή ειδική αντοχή και ειδικό μέτρο, καλή αντοχή στην κόπωση και εξαιρετική σταθερότητα διαστάσεων. Χρησιμεύουν ως βασικό υλικό για την ανάπτυξη όπλων νέας γενιάς και χρησιμοποιούνται ευρέως ως δομικά υλικά για αεροσκάφη και διαστημόπλοια. Παραδείγματα περιλαμβάνουν πρωτογενή δομικά υλικά για τα κύρια φτερά του αεροσκάφους, τα ουρά φτερά και τις ατράκτους. Δευτερεύοντα δομικά υλικά όπως πηδάλια, πηδάλια, ανελκυστήρες, εσωτερικά υλικά, υλικά δαπέδου, δοκοί και τακάκια φρένων. λεπίδες ελικοπτέρου? κώνοι εξάτμισης πυραύλων, καλύμματα κινητήρα κ.λπ. δορυφορικά δομικά σώματα, ηλιακά πάνελ και κεραίες, οχήματα εκτόξευσης και περιβλήματα πυραύλων.

3.2 Πεδίο Ενίσχυσης Κτιρίου

Η ειδική αντοχή των σύνθετων υλικών ενισχυμένων με ίνες είναι πολύ υψηλότερη από αυτή του χάλυβα και ο ειδικός συντελεστής τους είναι γενικά υψηλότερος από αυτόν του χάλυβα επίσης. Αυτή η εξαιρετική μηχανική απόδοση έχει οδηγήσει στην ευρεία εφαρμογή τους ως υλικά ενίσχυσης και επισκευής για κατασκευές πολιτικού μηχανικού στην Ιαπωνία, τις Ηνωμένες Πολιτείες, την Ευρώπη και άλλες χώρες και περιοχές. Τα υλικά από ανθρακονήματα έχουν μέτρο ελαστικότητας συγκρίσιμο με αυτό του χάλυβα, ενώ παρουσιάζουν αντοχή εφελκυσμού δέκα φορές υψηλότερη από τον συνηθισμένο χάλυβα. Η αντοχή τους στη διάβρωση και η αντοχή τους είναι επίσης εξαιρετική. Επομένως, όταν χρησιμοποιούνται ίνες άνθρακα για την ενίσχυση κατασκευών από σκυρόδεμα, δεν απαιτούνται πρόσθετα μπουλόνια ή πριτσίνια για τη στερέωση. Η αντοχή στη διάβρωση και η ανθεκτικότητα είναι εξαιρετική, η διαταραχή στην αρχική δομή από σκυρόδεμα είναι ελάχιστη και η διαδικασία κατασκευής είναι απλή και βολική.

Σύναψη

Συνοπτικά, οι διάφορες μέθοδοι επεξεργασίας επιφανειών για ίνες άνθρακα έχουν η καθεμία τα δικά της χαρακτηριστικά. Μεταξύ των μεθόδων μη οξείδωσης, οι μέθοδοι εναπόθεσης ατμών και πλάσματος βρίσκονται ακόμη σε εργαστηριακό στάδιο τόσο εγχώρια όσο και διεθνώς και δεν έχουν ακόμη επιτευχθεί βιομηχανική παραγωγή. Οι μέθοδοι επικάλυψης με παράγοντα σύζευξης και επικάλυψης πολυμερούς παρουσιάζουν ασήμαντα αποτελέσματα. Μεταξύ των μεθόδων οξείδωσης, η οξείδωση σε υγρή φάση είναι κατάλληλη μόνο για λειτουργία κατά παρτίδες. ο χρόνος αντίδρασης για την οξείδωση σε αέρια φάση εξαρτάται από τον τύπο της ίνας άνθρακα και τον επιθυμητό βαθμό οξείδωσης. Η διπλή οξείδωση αερίου-υγρού είναι δύσκολο να ελεγχθεί. Σχετικά μιλώντας, η ηλεκτροχημική οξείδωση έχει τα περισσότερα πλεονεκτήματα. Όχι μόνο βελτιώνει σημαντικά την επιφανειακή διαβρεξιμότητα και την αντιδραστικότητα των ινών άνθρακα, αλλά επίσης διαθέτει ήπιες συνθήκες επεξεργασίας που είναι εύκολο να ελεγχθούν. Η επεξεργασία της επιφάνειας των ινών είναι ομοιόμορφη και η μέθοδος ενσωματώνεται εύκολα με τις γραμμές παραγωγής ινών άνθρακα, προσφέροντας ευρείες προοπτικές εφαρμογής στη βιομηχανική παραγωγή ανθρακονημάτων.

Παραπομπές:

1. Qian Shuilin. Ανάλυση εφαρμογής και ζήτησης αγοράς ινών άνθρακα [J]. Petrochemical Technology & Economy, 2008, 24(1): 26-27.

2. Li L. Διεπιφανειακές μελέτες για το όζον και τα τροποποιημένα με οξείδωση με αέρα ανθρακονήματα ενισχυμένα σύνθετα υλικά PEEK [J]. Surface and Interface Analysis, 2009, 41(4): 310-315.

3. Li J, Su Y H. Η επεξεργασμένη με οξείδωση διεπαφή σχετικά με τις ορολογικές ιδιότητες του σύνθετου PTFE ενισχυμένου με ίνες άνθρακα υπό συνθήκες λίπανσης με λάδι [J]. Surface and Interface Analysis, 2009, 41(5): 333-337.

4. Liu J, Tian YL, Chen YJ, Liang J Y. Διεπιφανειακές και μηχανικές ιδιότητες ινών άνθρακα τροποποιημένες με ηλεκτροχημική οξείδωση σε (NH4HCO3)/(NH4)2C2O4·H2O υδατικό διάλυμα ένωσης [J]. Applied Surface Science, 2010, 256(21): 6199–6204.

5. Kingsley KCH, Adam FL, Lamoriniere S, Bismarck A. Continuous atmospheric plasma fluorination of carbon fibers [J]. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2008, 39(2): 364–373.

6. Melanoma T, Naito K, Yang JM, Kyoto J, Sacker D, Kagawa Y. Η επίδραση της συμβατής νανοεπικάλυψης πολυιμιδίου στις ιδιότητες εφελκυσμού μιας υψηλής αντοχής ίνα άνθρακα με βάση το PAN [J]. Composites Science and Technology, 2009, 69(7-8): ... (ημιτελής αναφορά όπως παρέχεται)