مقدمه ای بر خواص میرایی مواد کامپوزیتی CF/PEEK ترموپلاستیک
بسیاری از مردم ممکن است هنوز مقالهای را که زمانی مطالعه کردهاند در مورد فروریختن پلی در شهر آنجر، فرانسه به خاطر رژههای متحد سربازان که باعث طنیناندازی شده بود، به خاطر داشته باشند. در این مقاله یک اصطلاح فیزیک به نام "رزونانس" ذکر شد. تشدید یک پدیده فیزیکی است که در آن یک سیستم با دامنه بیشتری در فرکانس ها و طول موج های خاص در مقایسه با فرکانس ها و طول موج های دیگر ارتعاش می کند. در تولیدات صنعتی، اصطلاحی به نام «رزونانس مکانیکی» نیز وجود دارد که به افزایش قابل توجه دامنه ارتعاش در یک سیستم مکانیکی زمانی که فرکانس خارجی نزدیک به فرکانس طبیعی سیستم است، اشاره دارد. هنگامی که تشدید مکانیکی رخ می دهد، می تواند بر اجزای داخلی ماشین تاثیر بگذارد، به طور بالقوه باعث کاهش دقت تجهیزات، افزایش آسیب خستگی و منجر به اثرات منفی بر فرآیندهای تولید بعدی شود. در موارد شدید، می تواند به خود تجهیزات آسیب برساند یا حتی باعث بروز حوادث تولید شود.
برای مقابله با اثرات منفی تشدید مکانیکی، تکنسین ها ممکن است موادی را با خواص میرایی خوب در تجهیزات مکانیکی وارد یا جاسازی کنند، یا تصمیم بگیرند که خود تجهیزات را با استفاده از موادی با خواص میرایی خوب تولید کنند. میرایی به پدیده فیزیکی اطلاق می شود که در آن یک سیستم نوسانی یا سیستم ارتعاشی برای اتلاف انرژی در طول زمان با هدف کاهش اثرات ارتعاشات مهار می شود. مواد ماتریکس رزین ذاتاً مواد میرایی خوبی هستند و از آنجایی که مواد کامپوزیت فیبر کربن به طور گسترده از ماتریس های رزین استفاده می کنند، آنها همچنین دارای ویژگی های میرایی مناسبی هستند. با این حال، به دلیل استحکام عالی و مزایای مدول، ویژگیهای میرایی اغلب نادیده گرفته میشوند. امروز، ما برخی از مواد مرکب CF/PEEK ترموپلاستیک در حال حاضر محبوب را معرفی می کنیم تا بررسی کنیم که آیا خواص میرایی آنها برجسته تر است یا خیر.
مقدمه ای بر خواص میرایی مواد کامپوزیت CF/PEEK ترموپلاستیک:
نسبت میرایی: نسبت میرایی نشانگر توانایی مواد در اتلاف انرژی است که معمولاً به صورت نسبت بیان می شود. نسبت میرایی مواد کامپوزیتی CF/PEEK گرمانرم معمولاً از {{0}}.01 تا 0.1 متغیر است، با مقادیر خاصی بسته به محتوای الیاف و جهتگیری.
تأثیر دما: عملکرد میرایی CF/PEEK گرمانرم تحت تأثیر دما است. در نزدیکی دمای انتقال شیشه ای (Tg)، عملکرد میرایی می تواند به طور قابل توجهی تغییر کند، اغلب قابلیت های جذب انرژی بهتری را در شرایط دمای بالا نشان می دهد.
وابستگی فرکانس: خواص میرایی مواد کامپوزیت CF/PEEK ترموپلاستیک با فرکانس بارهای اعمال شده متفاوت است. در فرکانس های پایین، مواد ممکن است اثرات میرایی خوبی از خود نشان دهند، در حالی که عملکرد ممکن است در فرکانس های بالاتر کاهش یابد.
نحوه افزایش خواص میرایی مواد کامپوزیت CF/PEEK گرمانرم:
1. جهت گیری و چیدمان فیبر را بهینه کنید:استفاده از پارچه های بافته شده یا روش های ترکیبی برای بهینه سازی جهت گیری و چیدمان الیاف می تواند توزیع تنش را بهبود بخشد و خواص میرایی را افزایش دهد.
2. تنظیم محتوای فیبر:تنظیم کسر حجمی فیبر بدون به خطر انداختن عملکرد مکانیکی و یافتن نسبت مناسب میتواند به طور موثر خواص میرایی را افزایش دهد.
3. افزودنی ها و اصلاح کننده ها:ترکیب عوامل میرایی یا اصلاح کننده ها (مانند ذرات لاستیکی یا مواد ویسکوالاستیک) در ماتریس ترموپلاستیک می تواند جذب انرژی را افزایش داده و عملکرد میرایی را بهبود بخشد.
4- از تکنیک های لایه بندی استفاده کنید:اجرای یک ساختار چند لایه با مواد مختلف، مانند ترکیب لایهها با ویژگیهای سختی و میرایی متفاوت، میتواند اتلاف انرژی کلی را افزایش دهد.
5. درمان سطحی:اعمال سطوح یا پوششها برای بهبود پیوند مشترک بین الیاف و ماتریس میتواند انتقال انرژی و خواص میرایی را از طریق چسبندگی بهتر افزایش دهد.
6. انتخاب تکنیک های پردازش:آزمایش با روشهای مختلف پردازش مانند قالبگیری تزریقی، قالبگیری فشرده یا چاپ سه بعدی میتواند بر جهتگیری و توزیع فیبر تأثیر بگذارد، بنابراین بر عملکرد میرایی تأثیر میگذارد.
7. بهینه سازی دمای تولید:طراحی مواد کامپوزیتی برای محدوده دمایی خاص و درک رفتار ویسکوالاستیک مواد در دماهای مختلف می تواند عملکرد میرایی را به حداکثر برساند.
8. مخلوط کردن با سایر مواد کامپوزیت:ترکیب الیاف کربن با سایر انواع الیاف (مانند الیاف شیشه یا الیاف طبیعی) برای ایجاد مواد کامپوزیتی هیبریدی میتواند ویژگیهای میرایی اضافی را با حفظ استحکام معرفی کند.
9. ترکیب نانومواد:ترکیب نانو پرکنندهها (مانند نانولولههای کربنی، گرافن) در ماتریس میتواند عملکرد مکانیکی را بهبود بخشد و مسیرهای اضافی برای اتلاف انرژی فراهم کند و در نتیجه خواص میرایی را بهبود بخشد.
خواص میرایی مواد کامپوزیتی CF/PEEK ترموپلاستیک منحصر به فرد نیست. رزین های ترموپلاستیک مانند پلی آمید (PA) و پلی پروپیلن (PP) نیز می توانند اثرات میرایی خوبی داشته باشند و اثرات جذب انرژی عالی برای بهبود ایمنی مفید است. جهت کاربرد مهم مواد کامپوزیت CF/PEEK ترموپلاستیک در ساخت خودرو است. افزودن کامپوزیت های فیبر کربن ترموپلاستیک اثرات جذب انرژی را افزایش می دهد و به طور مستقیم ایمنی سرنشینان خودرو را افزایش می دهد. این همچنین دلیل مهمی است که مدلهای سطح بالا در صنعت خودروهای انرژی جدید، مانند WM Motor U9، Hozon Auto SSR، و Xiaomi SU7 Ultra، از مواد کامپوزیت فیبر کربنی استفاده میکنند.
