탄소 섬유가 다양한 필드에서 고성능 재료에 선호되는 선택이되는 이유
탄소 섬유 펠트 , 가벼운 중량, 고온 저항 및 고강도의 복합 특성으로 환경 보호, 에너지, 항공 우주 및 기타 분야의 전통적인 재료의 핵심 대안이되었습니다. 핵심 장점은 독특한 구조와 구성에서 비롯됩니다. 무질서한 얽힌 탄소 섬유로 형성된 다공성 네트워크는 탄소 섬유 자체의 높은 강도 (최대 3000mpa 이상의 인장 강도)를 유지할뿐만 아니라 다공성 (일반적으로 40%-80%)으로 인해 우수한 공기 투과성 및 흡착을 보유합니다. 무게의 관점에서, 탄소 섬유 펠트는 강철의 1/4 미만인 1.6-2.0g/cm³의 밀도를 가지지 만 2000 ℃ 이상의 온도를 견딜 수 있으며 금속 재료의 내열 제한을 훨씬 초과합니다. 이 특성은 고온 여과 응용 (예 : 산업용 가마 연도 가스 처리와 같은)에 적합하며, 여기서 다공성 구조를 통해 입자를 가로 채면서 높은 연도 가스 온도를 견딜 수 있습니다. 에너지 부문에서 배터리 전극 기판으로 사용될 때 전도도 및 전해질 투과성의 요구를 동시에 충족시킬 수 있습니다. 또한, 탄소 섬유 펠트는 매우 강한 화학적 안정성을 나타내며 몇 가지 강한 산화제를 제외하고는 산 또는 알칼리와 거의 반응하지 않으므로 부식성 환경에서 장기적인 사용에 적합합니다. 유리 섬유 펠트와 같은 대체 재료와 비교할 때, 피로 저항성이 우수하고 반복적 인 스트레스 후에 손상과 골절이 덜되므로 성능과 장수를 모두 요구하는 고급 응용 분야에서 대체 할 수없는 위치를 차지합니다.
고온 연기 여과에서의 탄소 섬유의 효율 테스트 및 적용
산업 가마 및 폐기물 소각과 같은 고온 연기 여과 시나리오에서, 탄소 섬유의 여과 효율과 안정성은 표준화 된 시험을 통해 검증되어야한다고 느꼈다. A commonly used testing method is the “high-temperature flue gas simulation experiment”: fix a 5-10mm thick carbon fiber felt sample in a filtration device, introduce simulated flue gas containing particles with a diameter of 0.1-10μm (temperature set to 800-1200℃, flow rate 1.5-2m/s), and measure the particle concentration before and after filtration after 24 hours of continuous filtration. 자격있는 표준은 0.3μm보다 큰 입자의 여과 효율이 ≥99%이며, 여과 저항의 증가는 초기 값의 30%를 초과하지 않는다는 것입니다. 실제 적용에서, 처리 방법은 연도 가스 조성에 따라 선택되어야한다 : 산성 가스를 함유하는 연도 가스 (예 : 황산 안개)의 경우, 실란-처리 된 탄소 섬유 펠트는 표면 변형을 통한 내식성을 향상시키는 데 사용되어야한다; 유성 입자를 포함하는 시나리오의 경우, 펠트 몸체는 기공 막힘을 피하기 위해 소수성 코팅으로 처리해야합니다. 설치하는 동안, 탄소 섬유는 주름 된 필터 백으로 만들어 여과 영역을 증가시키고 공기 저항을 줄이면서 필터 백 사이의 10-15cm 간격으로 연도 가스의 균일 한 통과를 보장합니다. 사용하는 동안, 고온 백 블로우 청소 (역 정화를 위해 200-300 ℃ 압축 공기 사용)는 3-6 개월마다 수행되어 표면에 부착 된 입자를 제거하고 여과 효율의 안정성을 유지해야합니다.
탄소 섬유 펠트와 유리 섬유 펠트 사이의 부식성 비교 분석
탄소 섬유 펠트와 유리 섬유 펠트 사이의 부식 저항의 차이는 주로 화학적 안정성과 환경 적응성에 반영되며, 선택은 사용 시나리오의 중간 특성을 기반으로해야합니다. PH 2-4를 이용한 산업 폐수 처리와 같은 산성 환경에서, 탄소 섬유 펠트는 상당한 이점을 보여줍니다. 주요 성분은 탄소이며, 이는 화학적 불활성이 강합니다. 염산 및 황산과 같은 비 산화산 산과 장기간 접촉 할 때, 체중 감소 속도는 매년 1% 미만이며, 유리 섬유 펠트 (이산화 실리콘이 포함)는 실리콘-산소 결합으로 인해 산에 의해 부식 될 것입니다. 알칼리 환경 (pH 10-12가있는 연도 가스 탈황 시스템과 같은)에서,이 둘의 부식 저항은 비교적 유사하지만, 탄소 섬유 펠트는 더 나은 반 임박 능력을 가지고있다. 유리 섬유는 강한 알칼리의 장기 작용 하에서 점차적으로 강인성을 잃게되며, 외부 힘 하에서 골절의 장기적으로 널리 퍼져있다. 불소를 함유하는 환경 (알루미늄 식물 전해 세포에서의 폐 가스 처리와 같은)의 경우, 불소 이온이 유리에서 실리콘과 반응하여 실리콘 플루오 라이드 가스를 형성하기 때문에 탄소 섬유는 유리 섬유 펠트의 내성보다 훨씬 우수합니다. 물질 분해를 초래하는 반면, 탄소 섬유는 이와 반응하지 않기 때문입니다. 또한, 탄소 섬유 펠트는 유기 용매 (예 : 톨루엔 및 아세톤)에 거의 영향을받지 않으며, 유리 섬유 펠트의 수지 코팅이 용해되어 느슨한 구조를 초래할 수 있습니다.
탄소 섬유 펠트 배터리 전극 기판의 가공 및 절단 기술의 핵심 포인트
탄소 섬유 펠트를 배터리 전극 기판으로 처리 할 때, 절단 정확도와 표면 처리는 전극 성능에 직접적인 영향을 미치므로 공정 세부 사항을 엄격하게 제어해야합니다. 절단하기 전에 탄소 섬유는 사전 처리해야합니다. 24 시간 동안 온도와 습도가 24 시간 동안 40% -60% 인 환경에 평평하게 놓아 재료의 내부 응력을 제거하고 절단 후 뒤틀림을 피하십시오. 레이저 절단기는 50-80W로 설정하고 속도를 50-100mm/s로 절단하면 절단에 사용해야합니다. 이 방법은 기계적 절단으로 인한 가장자리 섬유 셰딩을 피할 수 있으며 동시에 절단 가장자리는 고온으로 즉시 녹아서 부드러운 밀봉 가장자리를 형성하여 후속 용도로 섬유질 불순물을 감소시킵니다. 절단 크기 오차는 ± 0.1mm 내에, 특히 라미네이트 배터리에 사용되는 기판의 경우 제어해야합니다. 과도한 크기 편차는 전극 정렬이 열악하고 충전 방전 효율에 영향을 미칩니다. 절단 후, 표면 활성화 처리가 필요하다 : 5% -10% 질산 용액에 펠트 펠트를 담그고 60 ℃에서 2 시간 동안 처리하고 꺼내서 중성까지 탈 이온수로 헹구십시오. 건조 후, 표면 하이드 록실 기의 수는 30%이상 증가하여 전극 활성 물질로 결합력을 향상시킬 수있다. 처리 된 기판은 장기 노출로 인한 표면 활성 분해를 피하기 위해 48 시간 이내에 전극으로 코팅되어야합니다.
열 절연 효과에 대한 탄소 섬유 펠트 절연 층 두께의 영향
탄소 섬유 펠트가 고온 장비의 단열층으로 사용될 때, 두께와 열 단열 효과 사이의 관계는 비선형이며 장비의 작동 온도에 따라 과학적으로 설계되어야합니다. 실온에서 500 ℃에서 500 ℃에서 두께 증가에 따라 열 절연 효과가 크게 향상됩니다. 두께가 5mm에서 20mm로 증가하면 열전도율은 0.05W/(m · k)에서 0.02W/(m · k)에서 60%증가하고 열 전도 경로를 확장시키기 때문에 열 전도도는 0.05W/(m · k)에서 0.02W/(m · k)에서 60%증가합니다. 온도가 800 ℃를 초과하면 열 절연 효과에 대한 두께의 영향이 20mm에서 30mm로 증가하면 열전도율이 5%-8%만 감소하고, 열 방사선은 고온에서 주요 열전달 모드가되기 때문에 두께를 증가시키는 데는 열전기 전달이 제한되어 있기 때문입니다. 실제 응용 분야에서, 작업 온도에 따라 복합 구조를 선택해야한다 : 단일 탄소 섬유 펠트 층은 500 ℃ 이하로 사용될 수 있으며 두께는 10-15mm입니다. 800-1200 -1의 경우, "탄소 섬유 펠트 반사층"의 복합 구조가 필요합니다. 즉, 각 10mm 탄소 섬유 펠트는 반사 층을 사용하여 열 방사선을 차단하는 알루미늄 호일 반사 층과 일치합니다. 현재 20-25mm로 제어되는 총 두께는 이상적인 효과를 달성 할 수 있으며 과도한 두께는 장비의 하중을 증가시킵니다. 설치 중에는 절연 층이 조인트에 5-10mm 오버랩으로 원활하고 고온 저항 스티치로 고정되어 열기가 갭을 통해 침투하는 것을 방지해야합니다.
화학 처리를 통한 탄소 섬유의 강도 향상을위한 구현 방법
화학적 처리를 통해 펠트 펠트의 탄소 섬유의 강도를 향상시키기 위해서는 섬유 사이의 약한 결합력을 목표로 전체 구조를 강화하기 위해 함침 경화 공정을 채택해야합니다. 일반적으로 사용되는 방법은 수지 함침 처리입니다. 고온 저항성 에폭시 수지 (온도 저항 ≥200 °)를 선택하고, 10 : 1의 비율로 경화제와 혼합하고, 적절한 양의 아세톤을 500-800mpa · s의 점도에 희석하여, 탄소 섬유 펠트 (-0.09mp)에 대해 완전히 부상하여 500-800mpa · s의 점도에 희석됩니다. 수지가 모공에 완전히 침투하는지 확인합니다. 수지 함량을 펠트 무게의 30% -40%로 제어하기 위해 롤러로 짜서 짜십시오 (과잉은 무게가 증가하고 불충분하면 강화 효과를 제한하는 반면, 1 시간 동안 120 ℃에서 오븐에서 그것을 미리 절단 한 다음, 2 시간 동안 경화하기 위해 180 ℃로 가열하여 3 차원 네트워크 구조를 형성하여 탄소 껍질을 입력하기 위해 3 차원 네트워크 구조를 형성하도록한다. 이 처리 후, 탄소 섬유 펠트의 인장 강도는 50%-80%증가 할 수 있으며, 눈물 내성이 더 크게 개선된다. 더 높은 강도가 필요한 시나리오의 경우, 탄소 나노 튜브 변형 처리가 사용될 수 있습니다. 탄소 나노 튜브 분산에 탄소 섬유 펠트를 담그고 (농도 0.5%-1%) 30 분 동안 초음파 처리를 수행하여 탄소 나노 튜브를 섬유 표면에 부착시킨 다음 1 시간 동안 1 시간 동안 1 시간 동안 1 시간 동안 탄소를 조정합니다. 탄소 나노 튜브는 섬유 사이에 "브리징"구조를 형성하여 재료의 고온 저항을 유지하면서 강도를 더욱 향상시킬 것입니다. 처리 된 탄소 섬유는 인장 강도가 ≥50MPA인지 확인하기 위해 강도 테스트를 받아야하며 구조 베어링 요구 사항을 충족해야합니다.
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