Karbon fiber, olağanüstü özelliklere sahiptir ve modül, korozyon direnci, termal stabilite, yorgunluk dayanıklılığı ve havacılık, askeri ve endüstriyel uygulamalarda vazgeçilmez olduğu iletkenlik yaratır. Yine de tedavi edilmemiş karbon fiber yüzeyler kimyasal inertlik sergiler. Aktif fonksiyonel gruplardan yoksun, matrislerle zayıf bir şekilde bağlanırlar ve performansı zayıflatan arayüzey kusurları oluştururlar. Yüzey işlem yöntemlerini anlamak çok önemlidir.
Yüzey işleminin temel amaçları:
- Zayıf arayüzey katman oluşumunu önleyin
- Optimal Bonding Topografyası Oluşturun
- Reçine güçlendirme afinitesini geliştirin
Tedavi yöntemleri iki kategoriye girer:
Oksidatif tedaviler- Polar grupları tanıtın ve zayıf arayüzleri ortadan kaldırın
Oksidatif olmayan tedaviler- Reaktif karbon veya diğer maddeleri biriktirin
Oksidatif yöntemler
Gaz fazı oksidasyonu: Lifleri oksitleyici gazlara (örn. Hava, ozon) maruz bırakır. Polar grupları tanıtır ve kompozit kesme mukavemetini artırarak yüzey pürüzlülüğünü arttırır.
Sıvı faz oksidasyonu: Oksidatif çözeltilere (nitrik asit, sodyum hipoklorit) lifleri daldırır. Oluklar ve oksijen içeren gruplar üretmek için dağlık yüzeyler, reçine yapışmasını iyileştirir.
Kombine gaz-sıvı oksidasyonu: Sıvı kaplama ve ardından gaz oksidasyonu uygular. Hem lif gerilme mukavemetini hem de kompozit interlaminar kesme mukavemetini arttırır.
Elektrokimyasal oksidasyon: Elektrolitlerde anodik oksidasyon. Mekanik performansı yükselterek epoksi ıslanabilirliğini ve reaktivitesini artıran oksijen\/azot fonksiyonel grupları üretir.
Oksidatif olmayan yöntemler
Buhar birikimi: Stresi gevşetmek ve bağları güçlendirmek için lif-rest arayüzlerinde pirolitik karbon biriktirir.
Elektropolimerizasyon: Elektrik alan güdümlü monomer polimerizasyonu yoluyla liflerde polimer filmler oluşturur. Yüzey morfolojisini\/kompozisyonunu değiştirir.
Kuplaj aracı kaplaması: Çift reaktif gruplar aracılığıyla lifleri ve reçineleri kimyasal olarak köprüleyen amfifilik moleküller (örn. Silanlar) kullanır.
Polimer kaplama: Isıl işlemden sonra alümina kaplamaya dönüştürülen polyaluminoksan uygular. Metal matris kompozitleri için oksidasyon direncini arttırır.
Bıyık büyümesi: Matrislerle mekanik olarak kilitlenmek için fiber yüzeylerde mikrokristalin takviyeleri (örn. SIC bıyıkları) yetiştirir.
Plazma tedavisi: Pürüzlülüğü ve aktif bölgeleri arttırmak için iyonize gaz ile yüzeyler.
Pratik düşünceler
Buhar birikimi ve plazma tedavisi gibi oksidatif olmayan yöntemler, endüstriyel ölçeklenebilirliğe sahip olmayan deneysel olarak kalır.
Birleştirme\/polimer kaplamalar marjinal mukavemet iyileştirmeleri sunar.
Elektropolimerizasyon karmaşık prosedürleri içerir.
Sıvı oksidasyon sadece toplu işlemeye uygundur; Gaz oksidasyon süresi lif tipine göre değişir; Kombine oksidasyon kesin kontrolü yoktur.
Elektrokimyasal oksidasyon en umut verici olarak ortaya çıkar: hafif, kontrol edilebilir koşullar altında ıslanabilirlik\/reaktiviteyi eşit olarak arttırır ve endüstriyel yüzey mühendisliği için gelecek standart olarak konumlandıran üretim hatlarına sorunsuz bir şekilde adapte olur.
