تتميز ألياف الكربون بخصائص استثنائية عالية القوة والمعامل المحددة ، ومقاومة التآكل ، والاستقرار الحراري ، وتحمل التعب ، وصنع الموصلية لا غنى عنه في الفضاء ، والعسكرية ، والصناعية . ، ومع ذلك ، فإن أسطح الألياف الكربونية غير المعالجة ، فإنها لا تتبدل بتوصيلات متداخلة. هذا التقويض الأداء . فهم طرق معالجة السطح أمر أساسي .
الأهداف الأساسية للمعالجة السطحية هي:
- منع تشكيل الطبقة البينية الضعيفة
- إنشاء تضاريس الترابط المثلى
- تعزيز تقارب تعزيز الراتنج
تقع طرق العلاج في فئتين:
العلاجات المؤكسدة- إدخال المجموعات القطبية والقضاء على واجهات ضعيفة
العلاجات غير المؤكسدة- إيداع الكربون التفاعلي أو المواد الأخرى
الطرق المؤكسدة
أكسدة مرحلة الغاز: تكشف الألياف إلى الغازات المؤكسدة (e . g . ، الهواء ، الأوزون)
أكسدة المرحلة السائلة: غمر الألياف في المحاليل المؤكسدة (حمض النيتريك ، hypochlorite الصوديوم) . يحفر الأسطح لتوليد الأخاديد والمجموعات التي تحتوي على الأكسجين ، وتحسين التصاق الراتنج .
أكسدة الغاز السائل مجتمعة: يطبق الطلاء السائل متبوعًا بأكسدة الغاز . يعزز كل من قوة الشد الألياف وقوة القص بين المركب .
الأكسدة الكهروكيميائية: أكسدة أنوديك في الشوارد . يولد مجموعات وظيفية للأوكسجين/النيتروجين التي تعمل على تحسين قابلية التبلل والتفاعل الايبوكسي ، ورفع الأداء الميكانيكي .
الطرق غير المؤكسدة
ترسب البخار: الودائع الكربون الحررية في واجهات الألياف راتنجات للاسترخاء في الإجهاد وتعزيز الترابط .
البلمرة الكهربائية: أشكال أفلام البوليمر على الألياف عبر بلمرة مونومر المونومر التي تعتمد على المجال الكهربائي . تعدل التشكل/التكوين السطحي .
طلاء وكيل اقتران: يستخدم جزيئات الأمفيليك (e . g . ، silanes) التي سد الألياف والراتنجات الكيميائية عبر مجموعات تفاعلية ثنائية .
طلاء البوليمر: يطبق polyaluminoxane ، والتحويل إلى طلاء الألومينا بعد المعالجة الحرارية . يعزز مقاومة الأكسدة لمركبات المصفوفة المعدنية .
نمو الهاوية: ينمو تعزيزات البلورة الدقيقة (e . g . ، شعيرات sic) على أسطح الألياف إلى التعشيق ميكانيكيا مع المصفوفات .
علاج البلازما: حفر الأسطح ذات الغاز المؤين لزيادة الخشونة والمواقع النشطة .
اعتبارات عملية
تظل الطرق غير المؤكسدة مثل ترسب البخار وعلاج البلازما تجريبيًا ، وتفتقر إلى قابلية التوسع الصناعي .
توفر الطلاءات المقترنة/البوليمر تحسينات في القوة الهامشية .
يتضمن البلمرة الكهربائية إجراءات معقدة .
يناسب الأكسدة السائل معالجة الدُفعات فقط ؛ مدة أكسدة الغاز تختلف حسب نوع الألياف. يفتقر الأكسدة مجتمعة إلى التحكم الدقيق .
تظهر الأكسدة الكهروكيميائية على أنها الأكثر واعدة: إنها تعزز بشكل موحد قابلية التفاعل/التفاعل في ظل ظروف خفيفة يمكن التحكم فيها وتتكيف بسلاسة مع وضع خطوط الإنتاج كمعيار مستقبلي لهندسة السطح الصناعية .
