compuesto de fibra de carbono
El compuesto de matriz de resina reforzada con fibra de carbono es un nuevo tipo de material, que está hecho de material de polímero orgánico como matriz y fibra de carbono como refuerzo a través del proceso compuesto, y tiene un rendimiento significativamente mejor que el componente original. ". Se ha convertido en uno de los materiales estructurales de aviación más importantes debido a su alta resistencia específica, alto módulo específico, resistencia a la fatiga, resistencia a la corrosión, fuerte integridad de diseño, conveniencia para moldeo integral de gran área y propiedades electromagnéticas especiales.
Las resinas de matriz utilizadas en compuestos de matriz de resina reforzada con fibra de carbono se dividen principalmente en dos categorías: resina termoendurecible y resina termoplástica. La resina termoendurecible está compuesta por un prepolímero reactivo de bajo peso molecular o un polímero de alto peso molecular con grupo activo. Durante el proceso de moldeo, se reticula y condensa bajo la acción de un agente de curado o calor para formar una estructura reticulada insoluble. Comúnmente se utilizan resina epoxi, resina fenólica, resina de amina de ftaleína bismaleica, etc. La resina termoplástica está compuesta de polímero lineal de alto peso molecular, que se disuelve y funde bajo ciertas condiciones, y solo se producen cambios físicos. Los más utilizados son polietileno, nailon, PEEK, etc.
Materiales comunes de fibra de carbono:
1. Compuestos de matriz cerámica reforzados con fibra de carbono
La cerámica tiene una excelente resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste, resistencia a altas temperaturas y estabilidad química, y se usa ampliamente en productos industriales y civiles. Sin embargo, su debilidad fatal es su fragilidad, y es muy sensible a defectos sutiles como grietas, poros e inclusiones. La cerámica reforzada con fibra de carbono puede mejorar efectivamente la tenacidad, cambiar la morfología de fractura frágil de la cerámica y prevenir la rápida propagación y propagación de grietas en la matriz cerámica. En la actualidad, el material cerámico reforzado con fibra de carbono relativamente maduro en el país y en el extranjero es material de carburo de silicio reforzado con fibra de carbono. Debido a sus excelentes propiedades mecánicas a alta temperatura, no necesita medidas de aislamiento térmico adicionales para servir a altas temperaturas, por lo que es ampliamente utilizado en motores aeronáuticos, vehículos aeroespaciales reutilizables y otros campos.
2. Compuestos de carbono/carbono
El compuesto de carbono/carbono es la abreviatura de compuesto de matriz de carbono reforzado con fibra de carbono, y también es un tipo de compuesto avanzado. Está compuesto de fibra de carbono, tela, tela tejida y otros compuestos de matriz de carbono reforzado. Los compuestos carbono/carbono se componen principalmente de varios tipos de carbono, a saber, fibra de carbono, resina de carbono y carbono depositado. Este tipo de composite, que se compone de elementos de carbono puro completamente diseñados y fabricados artificialmente, tiene muchas propiedades excelentes. Además de alta resistencia, alta rigidez, estabilidad dimensional, resistencia a la oxidación y resistencia al desgaste, también tiene alta tenacidad a la fractura y pseudoplasticidad. Especialmente en ambientes de alta temperatura, tiene alta resistencia, no se derrite, no se quema y solo tiene una ablación uniforme, que es incomparable con cualquier material metálico. Por lo tanto, se usa ampliamente en campos de alta tecnología, como ojivas de misiles, toberas de motores de cohetes sólidos y discos de freno de aviones.
3. Compuestos de matriz metálica reforzada con fibra de carbono
El compuesto de matriz metálica reforzada con fibra de carbono es un material compuesto con fibra de carbono como fibra de refuerzo y metal como matriz. En comparación con los materiales metálicos, los compuestos de matriz metálica reforzados con fibra de carbono tienen una mayor resistencia específica y módulo específico; En comparación con la cerámica, tiene una alta tenacidad y resistencia al impacto. El aluminio, el magnesio, el níquel, el titanio y sus aleaciones se utilizan principalmente como matriz metálica. Entre ellos, la tecnología de preparación de compuestos de aluminio y magnesio reforzados con fibra de carbono es relativamente madura. La principal dificultad técnica en la fabricación de compuestos de matriz metálica reforzada con fibra de carbono es el recubrimiento de la superficie de las fibras de carbono, para evitar daños a las fibras de carbono durante el proceso de composición, lo que reduce el rendimiento general de los compuestos. En la actualidad, la modificación de la superficie de las fibras de carbono adopta principalmente la deposición de vapor, el método de sodio líquido, etc. cuando se preparan compuestos de matriz metálica reforzada con fibra de carbono, pero su proceso complejo y alto costo limitan la promoción y aplicación de compuestos de matriz metálica reforzada con fibra de carbono.
4. Compuesto a base de cemento reforzado con fibra de carbono
Los compuestos de cemento reforzado con fibra de carbono (CFRC) se fabrican agregando fibra de carbono a la matriz de cemento, que se denomina hormigón reforzado con fibra. Agregar fibra de carbono de alta resistencia a los materiales a base de cemento es una medida importante para mejorar la resistencia a las grietas, la impermeabilidad, la resistencia al corte y el módulo elástico de los compuestos de cemento, controlar la propagación de grietas, mejorar la resistencia a los álcalis fuertes y mejorar la capacidad de deformación.
Además, la fibra de carbono también tiene la propiedad de amortiguación de vibraciones, que puede absorber la onda de vibración y mejorar la resistencia sísmica y la resistencia a la flexión en más de diez veces. Lo que es más valioso es que la fibra de carbono tiene conductividad. Agregarlo a la matriz de cemento dota a la matriz de cemento de inteligencia, lo que amplía enormemente el ámbito de aplicación del hormigón.
La superficie del compuesto CFRC no se agrietará bajo carga. Su resistencia a la tracción, resistencia a la flexión y tenacidad a la fractura son de varias a diez veces mayores que las de aquellos sin refuerzo, y su tenacidad al impacto también es considerable. La longitud de la fibra de carbono utilizada para el cemento reforzado con fibra de carbono picado es generalmente {{0}} nm, y el diámetro es 7-20 μ m. La resistencia a la tracción varía de 0.5 a 0.8 GPa. La resistencia del cemento ordinario es generalmente de 11,76 MPa. Si se agrega un 15 por ciento de fibra de carbono por peso, la resistencia puede alcanzar los 245 MPa; Si la cantidad de mezcla es del 20 por ciento, la fuerza puede llegar a 548,8 MPa.
Además, en comparación con el concreto ordinario, el CFRC tiene las ventajas de ser liviano, de alta resistencia, buena fluidez, fuerte difusión y alta calidad superficial después de la formación. Cuando se utiliza como tabique, es 1/2~1/3 más delgado que el tabique hecho de hormigón común y su peso es 1/2~1/3 más ligero. CFRC tiene una variedad de especificaciones, entre las cuales el concreto reforzado con fibra de carbono de atajo se usa principalmente en techos, paredes exteriores, paredes interiores, suelos, techos, etc. El hormigón de fibra larga se utiliza en componentes de carga. Los componentes hechos de él tienen dimensiones estables y también tienen propiedades antiestáticas, resistentes al desgaste, resistentes a la corrosión y otras. Por lo tanto, la investigación sobre el rendimiento de CFRC se ha desarrollado rápidamente en los últimos años.
fuente: https://mp.weixin.qq.com/s/Y5MDhISUCvmcr5guRRpJSg