1k Carbon Fiber Plain Weave: Ang Lihim sa Likod nito Napakahusay na Lakas at Modulus

Ang batayan ng istruktura ng 1k carbon fiber plain habi ​
1k carbon fiber plain habi, ang "1k" dito ay malinaw na nagpapahiwatig na ang carbon fiber tow ay binubuo ng 1000 filament. Kung ikukumpara sa karaniwang 3K at 12K carbon fibers, ang 1K carbon fiber ay may makabuluhang mas kaunting mga filament. Ang pangunahing katangian na ito ay may malalim na epekto sa kasunod na pagbuo ng istruktura at pagganap ng pagganap mula sa ugat. ​

1k/3k/12k carbon fiber plain weave tela
Sa proseso ng paghabi, dahil sa medyo maliit na bilang ng mga filament, ang bawat filament ay maaaring makakuha ng mas maraming puwang sa istraktura ng paghabi, sa gayon nakakamit ang isang mas regular at maayos na pag -aayos. Kapag ang proseso ng simpleng paghabi ay pinagtibay, ang mga sinulid na warp at weft ay mahigpit na sinusunod ang interweaving rule ng isa at isa pababa, at sila ay nagbabalik -balik sa bawat isa. Ang mahigpit at regular na pattern ng paghabi sa huli ay lumilikha ng isang napaka -pinong at pinong istraktura ng texture ng 1K carbon fiber plain habi. Ang ibabaw ng tela nito ay nagtatanghal ng isang maselan at makinis na texture, na kung ito ay isang mahusay na gawa ng sining na maingat na inukit ng mga nangungunang manggagawa, na may isang uniporme at masikip na texture, at halos walang malinaw na mga gaps o mga bahid.
Ang natatanging microstructure ay naglalagay ng isang solidong pundasyon para sa kasunod na pambihirang pagganap ng 1K carbon fiber plain na habi sa mga tuntunin ng lakas at modulus. Ang masikip at regular na pag -aayos ng hibla ay lubos na binabawasan ang posibilidad ng mga panloob na istruktura ng istruktura, upang kapag sumailalim sa mga panlabas na puwersa, ang stress ay maaaring maging mahusay at pantay na ipinadala kasama ang hibla, epektibong maiwasan ang pagkasira ng istruktura na sanhi ng lokal na konsentrasyon ng stress, at nagbibigay ng isang malakas na garantiya para sa pagpapanatili ng istruktura ng istruktura sa ilalim ng kumplikadong mga kapaligiran ng stress. ​

Ang epekto ng proseso ng paggawa sa pagganap
(I) link ng produksyon ng carbon fiber
RAW Material Pretreatment: Ang paggawa ng 1K carbon fiber ay nagsisimula sa mahigpit na screening ng de-kalidad na mga hilaw na materyales. Ang polyacrylonitrile fiber, aspalto hibla o viscose fiber ay karaniwang napili bilang paunang hilaw na materyales. Ang kalidad ng mga hilaw na materyales na ito ay direktang nauugnay sa kalidad ng panghuling carbon fiber. Bago pumasok sa pormal na proseso ng paggawa, kailangan itong dumaan sa maraming mga proseso ng pagpapanggap. Ang pagkuha ng pan fiber bilang isang halimbawa, dapat itong mahigpit na ginagamot upang alisin ang mga impurities, mantsa ng langis at posibleng hindi pa nag -iisa na mga monomer na nakakabit sa ibabaw ng hibla sa pamamagitan ng paglilinis ng kemikal, pagsasala at iba pang paraan upang matiyak ang mataas na kadalisayan ng mga hilaw na materyales. Ang hakbang na ito ay mahalaga para sa katatagan ng istraktura ng hibla at ang pagkakapareho ng pagganap sa panahon ng kasunod na proseso ng carbonization. Ang pagkakaroon ng mga impurities ay maaaring maging sanhi ng mga lokal na depekto sa panahon ng carbonization, na seryosong nakakaapekto sa lakas at modulus ng carbon fiber. ​
Control ng Proseso ng Carbonization: Ang carbonization ay ang pangunahing link sa pag -convert ng mga pretreated fibers sa mga carbon fibers. Ang tumpak na kontrol ng mga pangunahing mga parameter tulad ng temperatura, presyon at oras sa prosesong ito ay isang sining. Para sa 1k carbon fiber, dahil sa mas payat na solong diameter ng filament, ang mga kinakailangan sa katumpakan para sa control control sa panahon ng proseso ng carbonization ay halos malupit kumpara sa mga high-K carbon fibers. ​
Sa panahon ng yugto ng pag -init, ang temperatura ay kailangang itaas sa paunang natukoy na saklaw sa isang napakabagal at pantay na rate. Ito ay dahil napakabilis ng isang rate ng pag -init ay maaaring maging sanhi ng isang matalim na pagtaas sa thermal stress sa loob ng hibla, na nagiging sanhi ng pagbasag ng hibla o panloob na pagpapapangit ng istruktura. Kapag ang temperatura ay umabot sa isang tiyak na saklaw ng carbonization, ang mga kumplikadong pagbabago sa kemikal ay nangyayari sa loob ng hibla, ang mga elemento ng di-carbon ay unti-unting makatakas sa anyo ng gas, at ang mga elemento ng carbon ay nagsisimula na muling ayusin at crystallize upang makabuo ng isang mataas na oriented na grapayt na microcrystalline na istraktura. Sa prosesong ito, ang tumpak na kontrol ng kapaligiran ng presyon ay tumutulong na maisulong ang maayos na pag -aayos ng mga elemento ng carbon at pagbutihin ang pagkikristal at oryentasyon ng mga hibla ng carbon. Kasabay nito, ang oras ng carbonization ay tumatagal ng maraming oras, at ang tiyak na tagal ay nakasalalay sa mga katangian ng mga hilaw na materyales at ang pagganap ng target na produkto. Ang tumpak na kontrol sa oras ay maaaring matiyak na ang reaksyon ng carbonization ay sapat at katamtaman, pag -iwas sa hindi kumpletong reaksyon na humahantong sa hindi magandang pagganap ng carbon fiber at maiwasan ang labis na carbonization mula sa pagtaas ng brittleness ng hibla. Sa pamamagitan ng gayong pinong control ng proseso ng carbonization, ang 1K carbon fiber ay maaaring makabuo ng isang de-kalidad na microstructure, na naglalagay ng isang solidong pundasyon ng pagganap para sa kasunod na paghabi sa tela at paggawa ng mga pinagsama-samang materyales. ​

(Ii) Pag -optimize ng proseso ng paghabi
Garantiyang katumpakan ng kagamitan: Sa proseso ng paghabi ng 1k carbon fiber sa plain na tela, ang advanced na high-precision na paghabi ng kagamitan ay gumaganap ng isang pangunahing papel. Ang ganitong uri ng kagamitan ay nilagyan ng isang sopistikadong sistema ng control control na maaaring makontrol ang interweaving ng warp at weft yarns na tumpak. Ang elektronikong teknolohiya ng Jacquard ay maaaring tumpak na makontrol ang pag -angat at pagbaba ng paggalaw ng bawat sinulid na warp ayon sa pattern ng paghabi ng preset upang matiyak ang tumpak na pakikipag -ugnay sa sinulid na weft. Kasabay nito, sinusubaybayan ng sensor ng pag -igting ang mga pagbabago sa pag -igting ng sinulid sa real time, at ang awtomatikong aparato ng pagsasaayos ay ginagamit upang pabago -bago ayusin ang pag -igting, upang ang mga sinulid na warp at weft ay palaging nagpapanatili ng uniporme at naaangkop na pag -igting sa panahon ng proseso ng paghabi. Para sa paghabi ng 1K carbon fiber plain na tela, ang masyadong mataas na pag -igting ay maaaring maging sanhi ng pagsira ng monofilament, habang ang masyadong mababang pag -igting ay gagawing maluwag ang istraktura ng paghabi at makakaapekto sa pangkalahatang pagganap ng tela. ​
Pagsasaayos ng mga parameter ng proseso: Bilang karagdagan sa kawastuhan ng kagamitan, ang pag -optimize ng mga parameter ng proseso ng paghabi ay isang mahalagang paraan din upang mapagbuti ang kalidad ng 1K carbon fiber plain tela. Ang bilis ng paghabi ay isang pangunahing parameter. Para sa 1k carbon fiber, ang bilis ng paghabi ay karaniwang kinokontrol sa medyo mababang antas. Ito ay dahil ang mas mababang bilis ng paghabi ay tumutulong sa mga operator na mas mahusay na obserbahan at kontrolin ang proseso ng paghabi, at agad na matuklasan at malutas ang mga posibleng problema tulad ng monofilament na paikot -ikot at sirang mga wire. Ang mabagal na bilis ng paghabi ay maaaring mabawasan ang mekanikal na pinsala sa monofilament sa panahon ng proseso ng paghabi at mapanatili ang integridad at orihinal na pagganap ng monofilament hanggang sa pinakadakilang lawak. Sa pamamagitan ng pag -aayos ng anggulo ng interweaving ng mga sinulid na warp at weft, ang pagbabago ng paraan ng pagpasok ng mga sinulid na weft at iba pang mga parameter ng proseso, ang istraktura ng payak na tela ay maaaring higit na na -optimize upang gawin itong mas compact at matatag, sa gayon ay nagbibigay ng buong pag -play sa lakas at modulus na pakinabang ng 1k carbon fiber mismo.

Pagtatasa ng lakas at mga pakinabang sa pagganap ng modulus
(I) Mataas na lakas ng pagkamit ng lakas
Mga kalamangan ng Microstructure: Kapag ang 1k carbon fiber plain weave tela ay pinagsama sa mga materyales ng matrix tulad ng dagta upang maghanda ng mga pinagsama -samang materyales, ang mahusay na pagganap sa lakas ay ganap na ipinapakita. Sa microstructure ng composite material, ang 1K carbon fiber monofilament ay lubos na regular na nakaayos sa panahon ng proseso ng paghabi, upang pagkatapos na pinagsama sa materyal na matrix, ang orientation at pamamahagi ng mga hibla ay maaaring lubos na kontrolado. Ipinakita ng mga pag-aaral na sa ilalim ng perpektong mga kondisyon, ang orientation degree ng 1K carbon fiber sa composite material ay napakataas, na nangangahulugang ang karamihan sa mga carbon fiber monofilament ay maaaring nasa pinakamahusay na direksyon na nagdadala ng pag-load kapag ang materyal ay nabibigyang diin. Kapag ang pinagsama -samang materyal ay sumailalim sa makunat na panlabas na puwersa, ang stress ay maaaring mabilis at mahusay na maipadala kasama ang mga monofilament ng carbon fiber. Sapagkat ang bawat monofilament ay maaaring magbigay ng buong pag -play sa mga mataas na katangian ng lakas, ang buong pinagsama -samang materyal ay maaaring makatiis ng mahusay na lakas na walang pagpapapangit o bali, na may makabuluhang pakinabang sa makunat na lakas ng ordinaryong bakal. ​
Ang pagpapalakas ng bonding ng interface: Bilang karagdagan sa mga bentahe ng orientation at pamamahagi ng hibla mismo, ang mahusay na interface ng bonding sa pagitan ng 1K carbon fiber plain na habi na tela at ang matrix material ay isa rin sa mga pangunahing kadahilanan upang makamit ang mataas na lakas. Sa proseso ng paghahanda ng mga pinagsama -samang materyales, ang pagganap ng interface ng bonding sa pagitan ng carbon fiber at matrix resin ay maaaring makabuluhang mapabuti sa pamamagitan ng pagpapagamot ng kemikal sa ibabaw ng carbon fiber o paggamit ng mga espesyal na ahente ng pagkabit. Ang mga aktibong grupo ng pag -andar ay ipinakilala sa ibabaw ng carbon fiber sa pamamagitan ng paggamot sa oksihenasyon. Ang mga functional na pangkat na ito ay maaaring gumanti ng kemikal na may mga molekula ng dagta upang mabuo ang mga bono ng kemikal, sa gayon pinapahusay ang interface ng interface sa pagitan ng hibla at matrix. Ang mahusay na interface ng interface ay nagbibigay -daan sa stress na epektibong mailipat at maipamahagi sa pagitan ng hibla at matrix kapag ang pinagsama -samang materyal ay sumailalim sa stress, pag -iwas sa paglitaw ng mga kabiguan na kabiguan tulad ng interface na debonding, at karagdagang pagpapabuti ng pangkalahatang lakas ng composite material. ​

(Ii) Ang intrinsikong prinsipyo ng mataas na modulus
Ang kontribusyon ng pagganap ng intrinsikong hibla ng carbon: Ang modulus ay isang mahalagang tagapagpahiwatig ng kakayahan ng materyal na pigilan ang nababanat na pagpapapangit, at ang 1K carbon fiber plain weave ay gumaganap din sa pagsasaalang -alang na ito. Ang mataas na modulus ng 1K carbon fiber plain na habi ay una sa lahat dahil sa mataas na kalidad ng carbon fiber mismo. Sa panahon ng proseso ng paggawa, sa pamamagitan ng tumpak na kontrol sa proseso, ang isang mataas na oriented na grapayt na microcrystalline na istraktura ay nabuo sa loob ng carbon fiber. Ang istraktura na ito ay nagbibigay ng carbon fiber na sobrang mataas na axial stiffness, na nagpapahintulot sa carbon fiber na epektibong pigilan ang pagpapapangit kapag sumailalim sa stress. Ipinapakita ng data ng pananaliksik na ang makunat na modulus ng de-kalidad na 1k carbon fiber ay may makabuluhang kalamangan sa ilang mababang kalidad na carbon fiber o iba pang tradisyonal na mga materyales sa hibla. Sa 1k carbon fiber plain weave, dahil sa maliit na bilang ng mga monofilament at regular na pag -aayos, ang mga fibers ng carbon ay maaaring magtulungan nang mahusay kapag sumailalim sa mga panlabas na puwersa. Kapag ang materyal ay sumailalim sa makunat o compressive stress, ang mga katabing carbon fibers ay maaaring suportahan ang bawat isa at ibahagi ang panlabas na puwersa nang magkasama, sa gayon ay epektibong lumalaban sa pagpapapangit at paggawa ng buong plain na paghabi ay nagpapakita ng isang mas mataas na pag -aari ng modulus. ​
Composite Material Synergy: Sa composite material system, ang synergy sa pagitan ng 1K carbon fiber plain habi at ang matrix material ay karagdagang nagpapabuti sa modulus na pagganap ng materyal. Bilang isang tuluy -tuloy na yugto, ang materyal ng matrix ay maaaring pantay na ilipat ang mga panlabas na puwersa sa carbon fiber habang nililimitahan ang pag -ilid ng pagpapapangit ng hibla ng carbon. Bilang isang reinforcing phase, ang 1K carbon fiber plain weave ay nagbibigay ng pangunahing kapasidad na nagdadala ng pag-load para sa pinagsama-samang materyal na may mataas na mga katangian ng modulus. Sa 1K carbon fiber plain tela na pinatibay na mga composite ng polymer matrix, sa pamamagitan ng rasyonal na pagdidisenyo ng ratio ng hibla sa matrix at ang istraktura ng interface, ang modulus ng composite material ay maaaring makabuluhang mapabuti, na kung saan ay mas mataas kaysa sa modulus ng purong matrix na materyales at maaaring matugunan ang mga pangangailangan ng maraming mga senaryo ng aplikasyon na may napakataas na mga kinakailangan para sa materyal na katigasan.