مواد کامپوزیتی مبتنی بر رزین تقویت شده با فیبر کربن به دلیل سبک وزن، استحکام کاری بالا و مقاومت در برابر خوردگی قوی، به طور گسترده در چندین صنعت مانند فناوری هوافضا، اسکوترهای خانگی و الکترونیک با تکنولوژی بالا استفاده شده است. به دلیل عملکرد قابل توجه محصول در محیط های مرطوب و با دمای بالا، دمای سنگین و کنترل قرارداد متوسط، این مقاله به طور طولی تغییرات عملکرد کاری و مکانیسم مواد کامپوزیتی تقویت شده با فیبر کربن را در محیط های خشن با دمای مرطوب غیرقابل کنترل مورد مطالعه قرار داده و ترکیب می کند. آنها با محتوای تجربی خاص و موارد کاربردی مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرند.
محیطی با رطوبت و دمای غیرقابل کنترل تأثیر بیشتری بر عملکرد و مکانیسم مواد کامپوزیتی فیبر کربن دارد. از نقطه نظر مکانیکی، یک محیط پیری گرم باعث آسیب به رابط بین رزین و فیبر می شود. از نظر میکروسکوپی، رزین و فیبر جدا می شوند. این رابط جداسازی منجر به کاهش عملکرد کلی مواد کامپوزیت می شود و در نتیجه بر خواص مکانیکی تأثیر می گذارد. از دیدگاه کلان، خواص مکانیکی مواد کامپوزیت به طور قابل توجهی کاهش می یابد و تهدیدی برای ایمنی ساختار کلی خواهد بود.
محیطهای حرارتی مرطوب نیز میتوانند باعث کاهش عملکرد شوند:
استحکام کششی: استحکام کششی مواد کامپوزیتی به ویژه در شرایط رطوبت و دمای بالا کاهش می یابد. مقاومت برشی بین لایه ای: تخریب سطح مشترک بین رزین و الیاف منجر به کاهش مقاومت برشی بین لایه ای مواد کامپوزیتی می شود. مدول: مدول کششی حجم کمی کاهش یافت.
در سند "مطالعه تطبیقی خواص پیری رطوبت و حرارت انواع مختلف مواد کامپوزیت تقویت شده با الیاف"، کامپوزیت های فیبر کربنی یک طرفه (CFRP)، کامپوزیت های الیاف شیشه (GFRP) و کامپوزیت های الیاف کتان (FRP) با محتوای فیبر کربن 60% 6 انجام شد. آزمایش پیری گرما گرم انجام شد و آزمایش نشان داد که پس از پیری در یک محیط گرم و مرطوب، استحکام کششی و مقاومت برشی بین لایه ای مواد کامپوزیتی الیاف شیشه به طور قابل توجهی کاهش یافت و مدول کشش اندکی کاهش یافت. پس از خشک شدن، خواص کششی بهبود یافت، اما استحکام برشی بین لایه ای به سختی بهبود یافت. مشاهده می شود که تخریب عملکرد مانند هیدرولیز الیاف شیشه و جداشدگی رابط که در طول فرآیند پیری مواد کامپوزیتی الیاف شیشه رخ می دهد یک تغییر برگشت ناپذیر است.
کامپوزیت های الیاف کتان پس از جذب آب، پلاستیک می شوند و استحکام کششی کمی افزایش می یابد، در حالی که مدول کششی و استحکام برشی بین لایه ای پس از کاهش شدید پایدار می مانند. پس از خشک شدن، استحکام کششی قابل ترمیم یا حتی کاهش قابل توجهی نیست، در حالی که مدول کششی و مقاومت برشی بین لایه ای به طور قابل توجهی افزایش می یابد. این پدیده ارتباط تنگاتنگی با تغییراتی مانند پلاستیک شدن رطوبت، انبساط و تخریب الیاف و ماتریس دارد.
کامپوزیت های فیبر کربن با دو ماده ذکر شده در بالا متفاوت هستند. با افزایش زمان پیری، خواص کششی کامپوزیت های فیبر کربن تقریباً بدون تغییر باقی می ماند، اما مقاومت برشی بین لایه ای اندکی کاهش می یابد. پس از خشک شدن، خواص کششی و خواص برشی بین لایه ای به حالت اولیه باز می گردد. مشاهده می شود که حتی اگر مواد کامپوزیت فیبر کربن در طی فرآیند پیری در محیطی مرطوب و گرم تحت تأثیر قرار گیرد، پس از خشک شدن به شکل اولیه خود باز می گردد و مقاومت خوبی در برابر رطوبت و حرارت دارد.
اگرچه مواد کامپوزیتی فیبر کربن مقاومت بهتری در برابر رطوبت و گرما دارند، اما هنوز تنظیمات خاص محصول در کاربردهای واقعی تولید برای اطمینان از کاربرد بهتر محصول مورد نیاز است. در گزارش "تحقیق در عملکرد قطعات گرم فیبر کربن خانگی CCF30 و مواد کامپوزیت CC[300/EH503R3"، مطالعهای بر روی پیری مواد کامپوزیتی مبتنی بر رزین فیبر کربن خاص در محیطهای گرم و مرطوب انجام شد. این مطالعه ثابت کرد که: مواد کامپوزیت CCF300/EH503R3 در شرایط 1،{9}}در دمای اتاق آزمایش شدند. تحت محیط، 90٪ از مورفولوژی شکست کششی آسیب ماتریکس را نشان می دهد و فیبر کربن هیچ شکست آشکاری ندارد. سطح الیاف مش با مقدار زیادی رزین پیچیده شده است که نشان می دهد فیبر کربن و رزین دارای خواص پیوند سطحی قوی هستند. در محیط آزمایش 93 درجه / خشک، مقدار کمی پارگی رزین و جدا شدن جزئی فیبر کربن رخ داد. پس از درمان در محیط گرمای مرطوب، به دلیل افزایش دمای محیط آزمایش، تعداد کمی ترک در امتداد محور الیاف ایجاد شد و میزان رزین پیچیده شده روی سطح الیاف کاهش یافت. جداسازی افزایش می یابد و نیروی پیوند بین فیبر و رزین ضعیف می شود. با این حال، در دمای آزمایش 132 درجه / مرطوب، فیبر کربن و رزین هنوز هم می توانند به خوبی ترکیب شوند، که نشان می دهد مواد کامپوزیت CCF300/EH503R3 دارای عملکرد رابط عالی و مقاومت در برابر رطوبت و گرما هستند.
به طور خلاصه، بر اساس محصولات واقعی و تجربه تولید گذشته، ما میتوانیم یک طرح طراحی محصول برای مواد کامپوزیتی فیبر کربن به صورت هدفمند طراحی کنیم، الزامات عملکرد را با توجه به شرایط کاربرد محصول اندازهگیری کنیم، و از ماتریس رزین، مدل پیشساز فیبر کربن شروع کنیم. ، طرح اصلاح، فرآیند قالب گیری، و غیره، برای مشخص کردن یک طرح طراحی معقول برای اطمینان از عملکرد واقعی برنامه. این دقیقاً منطق زیربنایی چین است که ابتدا به نقشه های محصول نگاه می کند و سپس الزامات کاربرد محصول خود را درک می کند و سپس طرح طراحی را ارائه می دهد.
با پیشرفت مستمر در زمینه مواد، عملکرد مرطوب و گرمایی مواد کامپوزیتی فیبر کربن را می توان از طریق اصلاح رابط و بهبود عملکرد پیش ساز بهبود داد و مشتقات کامپوزیت فیبر کربن نیز نقش مهم و ضروری در زمینه های بیشتری ایفا خواهند کرد. .
