Ugljična vlakna su materijal visokih performansi, a njihov koeficijent toplinskog širenja (CTE) važan je pokazatelj promjene njegove zapremine pri promjenama temperature. Ugljična vlakna imaju niži CTE, što znači da se manje mijenjaju u veličini pri promjenama temperature, što ih čini vrlo popularnim u mnogim aplikacijama koje zahtijevaju visoku dimenzijsku stabilnost. Sljedeći su glavni faktori koji utječu na koeficijent toplinske ekspanzije karbonskih vlakana:
Sastav materijala
1. Tip karbonskih vlakana: Različite vrste karbonskih vlakana (kao što su karbonska vlakna na bazi PAN-a, karbonska vlakna na bazi smole, itd.) imaju različite koeficijente termičkog širenja. Na primjer, karbonska vlakna na bazi PAN-a obično imaju niži CTE, dok karbonska vlakna na bazi smole mogu imati nešto veći CTE.
2. Usmjerenost vlakana: Usmjerenost vlakana karbonskih vlakana ima značajan utjecaj na njihov CTE. Koeficijent toplinskog širenja u uzdužnom smjeru općenito je niži od onog u poprečnom smjeru jer su vlakna čvrsto zbijena duž svoje dužine, a labavo u poprečnom smjeru.
kompozitna struktura
1. Materijal matrice: Ugljična vlakna se obično koriste u kombinaciji sa matricom smole. Koeficijent toplinske ekspanzije matričnog materijala i njegova interakcija s karbonskim vlaknima utječe na ukupni CTE kompozitnog materijala. Na primjer, kompoziti na bazi epoksidne smole općenito imaju niži CTE od drugih vrsta kompozita na bazi smole.
2. Sadržaj vlakana: Sadržaj karbonskih vlakana u kompozitnim materijalima će također uticati na njihov CTE. Veći sadržaj karbonskih vlakana općenito rezultira nižim CTE jer sama karbonska vlakna imaju niži koeficijent toplinskog širenja.
Proces proizvodnje
1. Predtretman vlakana: Tokom proizvodnog procesa, prethodna obrada karbonskih vlakana (kao što je površinska obrada, predimpregnacija, itd.) može promijeniti njegove površinske osobine, na taj način utječući na performanse njegovog povezivanja s materijalom matrice, čime utječu na CTE kompozitni materijal.
2. Proces očvršćavanja: Proces očvršćavanja kompozitnih materijala (kao što su temperatura, pritisak, vrijeme, itd.) također će utjecati na njegov CTE. Odgovarajući proces očvršćavanja može poboljšati stabilnost dimenzija i mehanička svojstva kompozitnih materijala.
uslovi životne sredine
1. Temperaturni raspon: Koeficijent toplinske ekspanzije karbonskih vlakana može se mijenjati u različitim temperaturnim rasponima. Pod određenim ekstremnim temperaturnim uvjetima, CTE karbonskih vlakana može se značajno promijeniti.
2. Vlažnost i hemijsko okruženje: Promene u vlažnosti i hemijskom okruženju takođe mogu uticati na CTE kompozitnih materijala od ugljeničnih vlakana. Na primjer, adsorpcija i difuzija vlage mogu uzrokovati promjene dimenzija u kompozitu, utičući na njegov CTE.
u zaključku
Ukratko, na koeficijent termičke ekspanzije karbonskih vlakana utiču mnogi faktori, uključujući sastav materijala, strukturu kompozitnog materijala, proizvodni proces i uslove okoline. Razumijevanje ovih faktora utjecaja je važno za optimizaciju performansi i primjene kompozita od karbonskih vlakana. U praktičnim primenama, odgovarajući tip karbonskih vlakana i kompozitnu strukturu treba izabrati na osnovu specifičnih potreba i uslova okoline kako bi se postigle optimalne performanse.
