Tenda semplice in fibra di carbonio 1K: il segreto dietro la sua eccellente forza e modulo

Le basi strutturali di Trama semplice in fibra di carbonio 1k ​
Tenda semplice in fibra di carbonio 1K, il "1K" qui indica chiaramente che il rimorchio in fibra di carbonio è composto da 1000 filamenti. Rispetto alle comuni fibre di carbonio 3K e 12K, la fibra di carbonio 1K ha significativamente meno filamenti. Questa caratteristica di base ha un profondo impatto sulla sua successiva formazione strutturale e prestazioni delle prestazioni dalla radice. ​

Tessuto a trama a fibra di carbonio 1k/3k/12k
Nel processo di tessitura, a causa del numero relativamente piccolo di filamenti, ogni filamento può ottenere più spazio nella struttura di tessitura, raggiungendo così una disposizione più regolare e ordinata. Quando viene adottato il semplice processo di trama, gli ordito e i filati di trama seguono rigorosamente la regola intrecciata di uno su e uno verso il basso, e si spostano avanti e indietro l'uno con l'altro. Questo modello di tessitura rigoroso e regolare alla fine crea una struttura di trama estremamente fine e delicata della trama semplice in fibra di carbonio 1K. La sua superficie di stoffa presenta una trama delicata e liscia, come se fosse una bella opera d'arte accuratamente scolpita da artigiani migliori, con una consistenza uniforme e stretta e quasi nessun vuoto o difetti.
Questa microstruttura unica pone una solida base per le successive straordinarie prestazioni della trama semplice in fibra di carbonio 1K in termini di resistenza e modulo. La disposizione delle fibre strette e regolare riduce notevolmente la probabilità di difetti strutturali interni, in modo che quando soggetta a forze esterne, lo stress può essere trasmesso in modo efficiente e uniforme lungo la fibra, evitando efficacemente danni strutturali causati dalla concentrazione di stress locale e fornendo una forte garanzia per mantenere l'integrità strutturale in ambienti di stress complessi. ​

L'impatto del processo di produzione sulle prestazioni
(I) collegamento di produzione in fibra di carbonio
Pretrattamento delle materie prime: la produzione di fibra di carbonio 1K inizia con lo screening rigoroso di materie prime di alta qualità. La fibra di poliacrilonitrile, la fibra di asfalto o la fibra viscosa sono generalmente selezionate come materie prime iniziali. La qualità di queste materie prime è direttamente correlata alla qualità della fibra di carbonio finale. Prima di entrare nel processo di produzione formale, deve passare attraverso più processi di pretrattamento. Prendendo la fibra di pan come esempio, deve prima essere trattata rigorosamente per rimuovere impurità, macchie di olio e possibili monomeri non poliimerizzati attaccati alla superficie della fibra attraverso la pulizia chimica, la filtrazione e altri mezzi per garantire l'elevata purezza delle materie prime. Questo passaggio è cruciale per la stabilità della struttura delle fibre e l'uniformità delle prestazioni durante il successivo processo di carbonizzazione. La presenza di impurità può causare difetti locali durante la carbonizzazione, influenzando seriamente la forza e il modulo della fibra di carbonio. ​
Controllo del processo di carbonizzazione: la carbonizzazione è il collegamento centrale nella conversione di fibre pretrattate in fibre di carbonio. Il controllo preciso dei parametri chiave come temperatura, pressione e tempo in questo processo è un'arte. Per la fibra di carbonio 1K, grazie al suo diametro del singolo filamento più sottile, i requisiti di precisione per il controllo del processo durante il processo di carbonizzazione sono quasi duri rispetto alle fibre di carbonio ad alto K. ​
Durante la fase di riscaldamento, la temperatura deve essere aumentata nell'intervallo predeterminato a una velocità estremamente lenta e uniforme. Questo perché troppo velocemente una velocità di riscaldamento può causare un forte aumento della sollecitazione termica all'interno della fibra, causando rottura della fibra o deformazione strutturale interna. Quando la temperatura raggiunge un intervallo di carbonizzazione specifico, si verificano complessi cambiamenti chimici all'interno della fibra, gli elementi non carbonali sfuggono gradualmente sotto forma di gas e gli elementi di carbonio iniziano a riorganizzare e cristallizzarsi per formare una struttura microcristallina di grafite altamente orientata. In questo processo, un controllo preciso dell'ambiente di pressione aiuta a promuovere la disposizione ordinata degli elementi di carbonio e migliorare la cristallinità e l'orientamento delle fibre di carbonio. Allo stesso tempo, il tempo di carbonizzazione dura per diverse ore e la durata specifica dipende dalle caratteristiche delle materie prime e dalle prestazioni del prodotto target. Un controllo del tempo preciso può garantire che la reazione di carbonizzazione sia sufficiente e moderata, evitando una reazione incompleta che porta a scarse prestazioni della fibra di carbonio e impedendo all'eccessiva carbonizzazione dall'aumentare la fragilità delle fibre. Attraverso tale controllo del processo di carbonizzazione fine, la fibra di carbonio 1K può formare una microstruttura di alta qualità, gettando una solida base di prestazioni per la successiva tessitura in stoffa e produrre materiali compositi. ​

(Ii) Ottimizzazione del processo di tessitura
Garanzia di precisione delle attrezzature: nel processo di tessitura di fibre di carbonio 1K in tessuto semplice, l'attrezzatura avanzata di tessitura ad alta precisione svolge un ruolo chiave. Questo tipo di attrezzatura è dotato di un sofisticato sistema di controllo del movimento in grado di controllare intrecciato in modo estremamente accuratamente accuratamente i filati di ordito e trama. La tecnologia elettronica jacquard può controllare accuratamente il movimento di sollevamento e abbassamento di ciascun filo di ordito in base al modello di tessitura preimpostata per garantire un intreccio accurato con il filo di trama. Allo stesso tempo, il sensore di tensione monitora i cambiamenti di tensione del filo in tempo reale e il dispositivo di regolazione automatica viene utilizzato per regolare dinamicamente la tensione, in modo che i filati di ordito e trama mantengano sempre una tensione uniforme e adeguata durante il processo di tessitura. Per la tessitura di un panno semplice in fibra di carbonio 1K, una tensione troppo elevata può causare la rottura del monofilamento, mentre una tensione troppo bassa farà alleviare la struttura di tessitura e influenzerà le prestazioni complessive della stoffa. ​
Regolazione dei parametri di processo: oltre all'accuratezza delle apparecchiature, l'ottimizzazione dei parametri di processo di tessitura è anche un mezzo importante per migliorare la qualità del tessuto a fibra di carbonio 1K. La velocità di tessitura è un parametro chiave. Per una fibra di carbonio 1K, la velocità di tessitura è generalmente controllata a un livello relativamente basso. Questo perché la velocità di tessitura più bassa aiuta gli operatori a osservare e controllare meglio il processo di tessitura e a scoprire e risolvere prontamente possibili problemi come l'avvolgimento del monofilamento e i fili rotti. La velocità di tessitura lenta può ridurre il danno meccanico al monofilamento durante il processo di tessitura e mantenere l'integrità e le prestazioni originali del monofilamento nella massima misura. Regolando l'angolo intrecciato degli ordito e dei filati di trama, modificando il metodo di inserimento dei filati di trama e altri parametri di processo, la struttura del tessuto semplice può essere ulteriormente ottimizzata per renderlo più compatto e stabile, dando così piena gioco alla forza e ai vantaggi del modulo della fibra di carbonio 1K.

Analisi dei vantaggi delle prestazioni di forza e modulo
(I) Meccanismo di raggiungimento ad alta resistenza
Vantaggi della microstruttura: quando il tessuto a trama semplice in fibra di carbonio 1K è aggravato da materiali a matrice come la resina per preparare materiali compositi, le sue eccellenti prestazioni in resistenza sono completamente dimostrate. Nella microstruttura del materiale composito, i monofilamenti in fibra di carbonio 1K sono disposti molto regolarmente durante il processo di tessitura, in modo che dopo essere stati aggravati con il materiale della matrice, l'orientamento e la distribuzione delle fibre possono essere estremamente controllati. Gli studi hanno dimostrato che in condizioni ideali, il grado di orientamento della fibra di carbonio 1K nel materiale composito è estremamente elevato, il che significa che la maggior parte dei monofilamenti in fibra di carbonio possono essere nella migliore direzione portante quando il materiale è stressato. Quando il materiale composito è sottoposto a una forza esterna di trazione, lo stress può essere trasmesso in modo rapido ed efficiente lungo i monofilamenti in fibra di carbonio. Poiché ogni monofilamento può dare pieno gioco alle sue caratteristiche di alta resistenza, l'intero materiale composito può resistere alla grande forza di trazione senza deformazione o frattura, che presenta vantaggi significativi sulla resistenza alla trazione dell'acciaio ordinario. ​
Rinforzo del legame dell'interfaccia: oltre agli vantaggi di orientamento e distribuzione della fibra stessa, il buon legame di interfaccia tra il tessuto a trama semplice in fibra di carbonio 1K e il materiale della matrice è anche uno dei fattori chiave per raggiungere l'alta resistenza. Nel processo di preparazione dei materiali compositi, le prestazioni di legame interfacciale tra fibra di carbonio e resina a matrice possono essere significativamente migliorate trattando chimicamente la superficie della fibra di carbonio o utilizzando agenti di accoppiamento speciali. I gruppi funzionali attivi vengono introdotti sulla superficie della fibra di carbonio mediante trattamento di ossidazione. Questi gruppi funzionali possono reagire chimicamente con le molecole di resina per formare legami chimici, migliorando così il legame interfacciale tra fibra e matrice. Un buon legame interfacciale consente di trasferire e distribuire efficacemente lo stress tra fibra e matrice quando il materiale composito è sottoposto a stress, evitando il verificarsi di fenomeni di fallimento come il debonding dell'interfaccia e migliorando ulteriormente la resistenza generale del materiale composito. ​

(Ii) il principio intrinseco dell'alto modulo
Contributo delle prestazioni intrinseche in fibra di carbonio: il modulo è un indicatore importante della capacità del materiale di resistere alla deformazione elastica e anche la trama semplice in fibra di carbonio 1K si comporta bene a questo proposito. L'elevato modulo della trama semplice in fibra di carbonio 1K è prima di tutto a causa dell'alta qualità della stessa fibra di carbonio. Durante il processo di produzione, attraverso un preciso controllo del processo, all'interno della fibra di carbonio si forma una struttura microcristallina di grafite altamente orientata. Questa struttura fornisce la fibra di carbonio estremamente elevata di rigidità assiale, consentendo alla fibra di carbonio di resistere efficacemente alla deformazione quando è sottoposta a stress. I dati di ricerca mostrano che il modulo di trazione della fibra di carbonio 1K di alta qualità ha un vantaggio significativo rispetto ad alcune fibre di carbonio di bassa qualità o altri materiali tradizionali in fibra. Nella trama semplice in fibra di carbonio 1K, a causa del piccolo numero di monofilamenti e della disposizione regolare, le fibre di carbonio possono lavorare insieme in modo efficiente se sottoposte a forze esterne. Quando il materiale è sottoposto a stress di trazione o compressione, le fibre di carbonio adiacenti possono sostenersi a vicenda e condividere insieme la forza esterna, resistendo a deformazione e rendendo l'intera trama semplice mostrare una proprietà del modulo più elevata. ​
Sinergia del materiale composito: nel sistema di materiale composito, la sinergia tra la trama semplice in fibra di carbonio 1K e il materiale della matrice migliora ulteriormente le prestazioni del modulo del materiale. Come fase continua, il materiale della matrice può trasferire uniformemente le forze esterne alla fibra di carbonio limitando la deformazione laterale della fibra di carbonio. Come fase di rinforzo, la trama semplice in fibra di carbonio 1K fornisce la principale capacità di carico per il materiale composito con le sue alte caratteristiche del modulo. In 1K in fibra di carbonio in fibra normale compositi di matrice polimerica rinforzata, progettando razionalmente il rapporto tra fibra e matrice e la struttura dell'interfaccia, il modulo del materiale composito può essere significativamente migliorato, il che è molto più alto del modulo di materiali a matrice pura e può soddisfare le esigenze di molti scenari di applicazione con requisiti estremamente elevati per il dimore materiale.