Kompozitni materijali na bazi smole ojačani ugljičnim vlaknima naširoko se koriste u nekoliko industrija kao što su zrakoplovna tehnologija, kućni skuteri i visokotehnološka elektronika zbog svoje male težine, velike radne čvrstoće i jake otpornosti na koroziju. Zbog svojih izvanrednih performansi proizvoda u vlažnim i visokotemperaturnim okruženjima, visokim temperaturama i umjerenoj kontroli ugovora, ovaj članak će uzdužno proučavati promjene u radnim performansama i mehanizmu kompozitnih materijala ojačanih karbonskim vlaknima u teškim okruženjima s nekontroliranom vlažnom temperaturom i kombinirati analiziraju se specifični eksperimentalni sadržaji i slučajevi primjene.
Okruženje s nekontroliranom vlažnošću i temperaturom ima veći utjecaj na performanse i mehanizam kompozitnih materijala od karbonskih vlakana. Sa mehaničke tačke gledišta, toplo okruženje starenja će uzrokovati oštećenje interfejsa između smole i vlakna. Mikroskopski, smola i vlakna će se razdvojiti. Ovo sučelje Odvajanje će dovesti do smanjenja ukupnih performansi kompozitnog materijala, čime će utjecati na mehanička svojstva. Iz makro perspektive, mehanička svojstva kompozitnih materijala bit će značajno smanjena, što predstavlja prijetnju sigurnosti cjelokupne strukture.
Vlažno termalno okruženje također može uzrokovati degradaciju performansi:
Vlačna čvrstoća: Vlačna čvrstoća kompozitnih materijala se smanjuje, posebno u uslovima visoke vlažnosti i temperature; Interlaminarna smična čvrstoća: Uništavanje međusloja između smole i vlakana dovodi do smanjenja međulaminarne smične čvrstoće kompozitnih materijala; Modul: Modul zatezanja Volumen je blago opao.
U dokumentu "Komparativna studija o svojstvima starenja na vlagu i toplinu različitih vrsta kompozitnih materijala ojačanih vlaknima", jednosmjerni kompoziti od ugljičnih vlakana (CFRP), kompoziti od staklenih vlakana (GFRP) i kompoziti od lanenih vlakana (FRP) sa sadržajem karbonskih vlakana od 60%6 je sprovedeno. Provedeno je ispitivanje starenja toplinom, a eksperiment je pokazao da se nakon starenja u vrućem i vlažnom okruženju vlačna čvrstoća i međuslojna posmična čvrstoća kompozitnih materijala od staklenih vlakana značajno smanjuju, a vlačni modul neznatno smanjuje. Nakon sušenja, vlačna svojstva su se oporavila, ali je međuslojnu posmičnu čvrstoću bilo teško zacijeliti. Može se vidjeti da je degradacija performansi, kao što je hidroliza staklenih vlakana i odvajanje međusloja, koja se javlja tokom procesa starenja kompozitnih materijala od staklenih vlakana, nepovratna promjena.
Kompoziti od lanenih vlakana će se plastificirati nakon upijanja vode, a vlačna čvrstoća će se neznatno povećati, dok će vlačni modul i međuslojna smična čvrstoća ostati stabilni nakon oštrog smanjenja. Nakon sušenja vlačna čvrstoća se ne može vratiti ili čak značajno opada, dok se vlačni modul i međuslojna smična čvrstoća značajno povećavaju. Ovaj fenomen je usko povezan s promjenama kao što su plastifikacija vlage, ekspanzija i degradacija vlakana i matrice.
Kompoziti od karbonskih vlakana razlikuju se od dva gore navedena materijala. Kako se vrijeme starenja povećava, vlačna svojstva kompozita od ugljičnih vlakana gotovo ostaju nepromijenjena, ali međulaminarna smična čvrstoća lagano opada. Nakon sušenja, vlačna svojstva i svojstva smicanja međusloja vraćaju se u prvobitno stanje. Može se vidjeti da čak i ako kompozitni materijal od karbonskih vlakana bude pogođen tokom procesa starenja u vlažnom i vrućem okruženju, on će se nakon sušenja vratiti u prvobitni oblik i ima dobru otpornost na vlagu i toplinu.
Iako kompozitni materijali od karbonskih vlakana imaju bolju otpornost na vlagu i toplinu, još uvijek su potrebna specifična prilagođavanja proizvoda u stvarnim proizvodnim aplikacijama kako bi se osigurala bolja primjena proizvoda. U izvještaju "Istraživanje performansi toplih dijelova domaćih CCF30 karbonskih vlakana i CC[300/EH503R3 kompozitnih materijala", sprovedena je studija o starenju specifičnih kompozitnih materijala na bazi karbonskih vlakana u toplim i vlažnim okruženjima. Studija je pokazala da su: CCF300/EH503R3 kompozitni materijali testirani u 1,000-uvjetima na sobnoj temperaturi. U okolini, 90% morfologije zateznog loma pokazuje oštećenje matrice, a karbonska vlakna nemaju očigledan lom. Površina mrežastog vlakna je omotana velikom količinom smole, što pokazuje da karbonska vlakna i smola imaju jaka svojstva međufaznog vezivanja. U okruženju 93 stepena/suvom testu, došlo je do male količine cepanja smole i blagog odvajanja karbonskih vlakana. Nakon tretmana u vlažnom toplinskom okruženju, zbog povećanja temperature ispitnog okruženja, pojavio se mali broj pukotina duž ose vlakana, a količina smole omotane na površini vlakna se smanjila. Odvajanje se povećava, a sila vezivanja između vlakana i smole slabi. Međutim, na temperaturi od 132 stepena/mokrim testom, karbonska vlakna i smola i dalje mogu biti čvrsto kombinovani, što pokazuje da kompozitni materijal CCF300/EH503R3 ima odlične performanse interfejsa i otpornost na vlagu i toplotu.
Ukratko, na osnovu stvarnih proizvoda i prethodnog iskustva u proizvodnji, možemo dizajnirati plan dizajna proizvoda za kompozitne materijale od karbonskih vlakana na ciljani način, mjeriti zahtjeve performansi prema uvjetima primjene proizvoda i dalje početi od matrice smole, modela prekursora karbonskih vlakana , shema modifikacije, proces oblikovanja, itd., kako bi se specificirao razumni plan dizajna kako bi se osigurala njegova stvarna primjena. Upravo to je osnovna logika Kine da prvo pogleda crteže proizvoda i onda razumije zahtjeve za primjenu proizvoda, a zatim da plan dizajna kasnije.
Uz kontinuirani napredak u području materijala, performanse kompozitnih materijala od karbonskih vlakana na vlažnoj i toploti mogu se dodatno poboljšati modifikacijom sučelja i poboljšanjem performansi prekursora, a kompozitni derivati karbonskih vlakana će također igrati nezamjenjivu i važnu ulogu u više polja. .
