Koolstofvezelisolatie - Alles wat je moet weten

Koolstofvezelisolatie, als een soort hoogwaardig materiaal, speelt op veel gebieden een belangrijke rol. Met de voortdurende vooruitgang van wetenschap en technologie worden de prestaties van isolatiematerialen steeds belangrijker. Koolstofvezel is vanwege zijn unieke fysische en chemische eigenschappen een hotspot geworden in het onderzoek naar isolatiematerialen.

Wat is koolstofvezelisolatie?

Koolstofvezelisolatie is een soort materiaal dat koolstofvezel als kerncomponent heeft en uitstekende isolatieprestaties levert dankzij een uniek structureel ontwerp en procesbehandeling. Koolstofvezel is samengesteld uit koolstofatomen, met een koolstof gehalte van meer dan 90%. En een diameter van 5-10 micron, de microstructuur is gelaagd en de koolstofatomen zijn verbonden door covalente bindingen. Na een speciaal proces vormen de koolstofvezels openingen en specifieke structuren. Het voorkomt niet alleen dat elektronen vrij kunnen bewegen, maar blokkeert ook effectief de geleiding van elektriciteit. Dit materiaal heeft niet alleen uitstekende isolerende eigenschappen, maar ook een hoge sterkte, hoge modulus en andere eigenschappen. En je kunt het op grote schaal gebruiken in de ruimtevaart, elektronische en elektrische velden. Het biedt een garantie voor de stabiele werking van verschillende soorten apparatuur.

Is koolstofvezel een goede isolator?

Koolstofvezel is geen goede geleider en heeft bepaalde isolatie-eigenschappen, maar in praktische toepassingen zijn er veel factoren die de isolatie-eigenschappen beïnvloeden. Verschillende methoden voor oppervlaktebehandeling veranderen de verdeling van de oppervlaktelading en de ruwheid, en beïnvloeden de isolatieprestaties. Onzuiverheden kunnen ook de elektronengeleiding verstoren en de isolatie verminderen. In sommige elektronische apparaten met hoge precisie vereist koolstofvezel bijvoorbeeld een speciale behandeling, zoals coating of chemische modificatie. Om aan de isolatievereisten te voldoen. In de gewone omgeving kan koolstofvezel echter voldoen aan de algemene isolatiebehoeften. En door de hoge sterkte en het lichte gewicht wordt het op veel gebieden gebruikt.

Het basisprincipe van koolstofvezel isolatiematerialen

De structuur en samenstelling van koolstofvezel

Koolstofvezel bestaat voornamelijk uit koolstofatomenen de atomen zijn gerangschikt in een gelaagde structuur. Deze structuur geeft de koolstofvezel een hoge sterkte en modulus. In de microstructuur van koolstofvezel zijn koolstofatomen met elkaar verbonden door covalente bindingen, waardoor een stabiele kristalstructuur wordt gevormd.

Isolatieprincipe

Het isolatieprincipe van koolstofvezelisolatiematerialen is voornamelijk gebaseerd op de interne elektronische structuur. Omdat de elektronen in de buitenste laag van het koolstofatoom zich in een stabiele toestand bevinden, kunnen ze niet gemakkelijk vrij bewegen. Dit voorkomt dus de geleiding van stroom. Bovendien helpen de holtes en de structuur binnenin de koolstofvezel ook om de invloed van elektrische velden te verminderen. Dit verbetert de isolatieprestaties nog meer.

Kenmerken van koolstofvezel isolatiematerialen

Fysische eigenschappen

Dichtheid: Het heeft een lage dichtheid van ongeveer 1,7-2,0 g/cm³, wat het een voordeel maakt in gewichtsgevoelige toepassingen.

Vorm: Het vertoont filamenten of bundels, met een goede flexibiliteit en verwerkbaarheid.

Chemische eigenschappen

Corrosiebestendigheid: Het heeft een goede chemische stabiliteit, kan de erosie van de meeste chemische stoffen weerstaan.

Weerstand tegen oxidatie: Onder bepaalde omstandigheden is het bestand tegen oxidatie en behoudt het zijn stabiele prestaties.

Elektrische prestaties

Isolatieweerstand: Koolstofvezelisolatie heeft een hoge isolatieweerstand, kan de geleiding van stroom effectief voorkomen.

Diëlektrische constante: De diëlektrische constante is relatief laag en presteert goed onder hoogfrequente elektrische velden.

Mechanische eigenschappen

Sterkte: Het heeft een hoge sterkte en modulus, is bestand tegen grotere externe krachten.

Taaiheid: Hoewel koolstofvezel zeer sterk is, heeft het ook een zekere taaiheid en breekt het niet gemakkelijk.

Bereidingsmethode van koolstofvezel isolatiematerialen

Grondstofselectie en voorbehandeling

De selectie van grondstoffen is erg belangrijk voor de prestaties van koolstofvezel isolatiematerialen. En hoge zuiverheid en hoge sterkte zijn de sleutel. Hoge zuiverheid vermindert de invloed van onzuiverheden op de isolatie-eigenschappen. En een hoge sterkte zorgt ervoor dat het materiaal niet gemakkelijk beschadigd raakt door externe krachten. In de ruimtevaart wordt bijvoorbeeld vaak gekozen voor hoogwaardige koolstofvezels op basis van PAN. Deze vezel heeft een hoog koolstofgehalte en goede mechanische eigenschappen.

Voorbehandeling omvat voornamelijk het reinigen van de oppervlakteverontreinigingen, activeringsbehandeling die actieve groepen introduceert en de bindingskracht met de hars verbetert. Zoals oxidatiebehandeling om hydroxylgroep te vormen en de infiltratie te verbeteren.

Gietproces

Vormen is een veelgebruikte bereidingsmethode. De koolstofvezel en hars worden gelijkmatig gemengd in verhouding, de hars wordt gebruikt als bindmiddel. En zet de mal onder druk. Pas de druk en de tijd aan volgens de materiaalkenmerken en het ontwerp van de mal. En hard de thermohardende hars uit bij een bepaalde temperatuur om de mechanische en isolerende eigenschappen van het materiaal te garanderen. Het voordeel is nauwkeurige controle van vorm en grootte, geschikt voor massaproductie.

Wikkelen gieten met koolstofvezel wikkeltechnologie, vormen een specifieke structuur op de mal. De vezelopstelling en wikkelhoek beïnvloeden de prestaties, vaak spiraalvormig of cirkelvormig, zodat de vezel gelijkmatig wordt verdeeld. Er is speciale apparatuur nodig om de vezelspanning en -snelheid te regelen en de gewikkelde laag te genezen om een stabiele verbinding te vormen. Deze methode kan de mechanische eigenschappen van koolstofvezel volledig tot hun recht laten komen. En het is geschikt voor de productie van cilindrische en buisvormige producten, zoals bladen voor vliegtuigmotoren en buizen.

Kwaliteitscontrole en testen

Fysische eigenschappen testen de dichtheid, porositeit en vezeldiameter van koolstofvezel isolatiematerialen. Dichtheid en porositeit beïnvloeden de isolatie en mechanische eigenschappen. Een hoge porositeit vermindert de isolatie-eigenschappen en sterkte. De vezeldiameter beïnvloedt de stabiliteit van de materiaaleigenschappen.

Elektrische prestatietest om isolatieweerstand, diëlektrische constante en doorslagspanning te detecteren. De isolatieweerstand meet de isolatieprestaties, de diëlektrische constante geeft de mate van polarisatie van het elektrische veld weer. En het doorslagvoltage evalueert de isolatieprestaties en de veiligheid.

Mechanische eigenschappen testen treksterkte, buigsterkte en afschuifsterkte. Deze indicatoren geven het mechanische gedrag van het materiaal onder spanning weer en kunnen de kwaliteit en betrouwbaarheid van het materiaal evalueren.

Kwaliteitscontrole moet strikt worden getest volgens standaardspecificaties, de oorzaken van niet-gekwalificeerde producten analyseren en ze verbeteren. Optimaliseer processen en methoden om de prestatienormen te waarborgen.

Toepassing van koolstofvezel isolatiematerialen

Ruimtevaart

Op het gebied van lucht- en ruimtevaart kunt u het op grote schaal gebruiken in structurele onderdelen van vliegtuigen, elektronische apparatuur enzovoort. De lichtgewicht en hoge sterkte eigenschappen kunnen de prestaties en veiligheid van vliegtuigen verbeteren.

Elektrische en elektronische velden

Op elektrische en elektronische gebieden kun je het gebruiken bij de vervaardiging van draden, kabels, isolerende bussen, enz. Zijn goede isolatieprestaties en anti-elektromagnetische interferentiecapaciteit kunnen de normale verrichting van elektronisch materiaal verzekeren.

Energie

Op het gebied van energie kun je het gebruiken voor het isoleren van onderdelen van windenergie, zonne-energie en andere apparatuur. De weersbestendigheid en isolatie-eigenschappen verbeteren de efficiëntie en betrouwbaarheid van energieapparatuur.

Andere gebieden

Je kunt koolstofvezelisolatie ook op grote schaal gebruiken in automobielbouw, sport en andere gebieden. Bijvoorbeeld de isolerende delen van het autocarrosserie, de isolatiematerialen van het gebouw, enz.

Conclusie

Als een soort materiaal met unieke eigenschappen heeft koolstofvezelisolatie brede toepassingsmogelijkheden op verschillende gebieden. Door diepgaand onderzoek naar het principe, de eigenschappen en de bereidingsmethoden kunnen de prestaties voortdurend worden geoptimaliseerd om aan de behoeften van verschillende gebieden te voldoen. Met de voortdurende ontwikkeling van wetenschap en technologie, zullen koolstofvezel isolatiematerialen een belangrijke rol spelen op meer gebieden en bijdragen. En dan de ontwikkeling van verschillende industrieën bevorderen.