تعریف
الیاف کربن مرتبه بالاتر به الیاف کربن با استحکام کششی بالا (بیشتر از 4.5 GPa) و مدول کششی بالا (بیشتر از 250 GPa) اشاره دارد. در مقایسه با فیبر کربن معمولی ، فیبر کربن مرتبه بالا از نظر ساختار متراکم تر است و نقص کمتری دارد ، بنابراین دارای خواص مکانیکی بهتری و پایداری حرارتی است.
ویژگی های الیاف کربن با سطح بالا
استحکام بالا: مقاومت کششی فیبر کربن درجه بالا {1}} برابر استیل و بیش از 10 برابر آلیاژ آلومینیوم است.
مدول بالا: مدول کششی فیبر کربن مرتبه بالا {1}}} برابر فولاد و بیش از 5 برابر آلیاژ آلومینیوم است.
چگالی کم: چگالی فیبر کربن مرتبه بالا فقط 1. است. 7-2. 0 g/cm³ ، که 1/4 فولاد و 1/2 آلیاژ آلومینیوم است.
مقاومت در برابر دمای بالا: الیاف کربن درجه بالا می توانند در برابر درجه حرارت بالا بالاتر از 2000 درجه در یک محیط گاز بی اثر مقاومت کنند.
مقاومت در برابر خوردگی: الیاف کربن مرتبه بالا مقاومت در برابر خوردگی عالی در محیط های شیمیایی مانند اسیدها ، قلیایی ها و نمک ها دارند.
ضریب گسترش پایین: ضریب گسترش حرارتی الیاف کربن مرتبه بالا نزدیک به صفر است و ثبات بعدی در محیط تغییرات دما بسیار عالی است.
هدایت الکتریکی و حرارتی: الیاف کربن درجه بالا دارای خاصیت هدایت الکتریکی و حرارتی خوبی هستند و در صورت لزوم قابل تنظیم هستند.
فرآیند تولید فیبر کربن با سطح بالا
فرآیند تولید فیبر کربن مرتبه بالا عمدتا شامل مراحل زیر است:
1
>>
آماده سازی پیشرو:
پلی آکریلونیتریل با کیفیت بالا (PAN) یا آسفالت به عنوان مواد اولیه انتخاب می شود و پیشرو از طریق چرخش ، تهیه پیش نویس و سایر فرآیندها ساخته می شود.
2
>>
قبل از اکسیداسیون:
پیشرو در هوا در درجه 200-300 از قبل اکسیداسیون می شود تا ساختار مولکولی خود را به هم متصل کند تا یک ساختار ذوزنقه ای پایدار تشکیل دهد.
3
>>
کربن سازی:
پیش ساز پیش اکسید شده در یک محیط گاز بی اثر به درجه {1}} گرم می شود تا محتوای کربن آن به بیش از 90 ٪ برسد.
4
>>
گرافیک:
فیبر کربنی در یک محیط گاز بی اثر به درجه {0}} گرم می شود تا ساختار کریستالی گرافیتی آن کامل تر شود و مدول و استحکام فیبر را بهبود بخشد.
5
>>
تصفیه سطح:تصفیه سطح الیاف گرافیکی برای بهبود استحکام پیوند بین سطحی آنها با ماتریس رزین.
6
6
شاخص های عملکرد فیبر کربن درجه بالا
| معیارهای عملکرد | ارزش عددی |
| مقاومت کششی (GPA) | 4.5-7.0 |
| مدول کششی (GPA) | 250-400 |
| چگالی (g/cm 鲁) | 1.7-2.0 |
| کشیدگی در استراحت (٪) | 1.5-2.0 |
| ضریب انبساط حرارتی (10 鈦烩伓/K) | -1 |
| هدایت حرارتی (w/m 路 k) | 10~20 |
| مقاومت (惟路 سانتی متر) | 10⁻³-10⁻⁴ |
