Въведение в амортисьорните свойства на термопластичните CF/PEEK композитни материали.
Много хора може би все още си спомнят статия, която някога са учили за мост в град Анже, Франция, който се срутва поради войници, които маршируват в унисон, предизвиквайки резонанс. В статията се споменава термин от физиката, наречен "резонанс". Резонансът е физическо явление, при което система вибрира с по-голяма амплитуда при определени честоти и дължини на вълните в сравнение с други честоти и дължини на вълните. В промишленото производство има и термин, наречен "механичен резонанс", който се отнася до значителното увеличение на амплитудата на вибрациите в механична система, когато външната честота е близка до естествената честота на системата. Когато възникне механичен резонанс, той може да повлияе на вътрешните компоненти на машината, като потенциално намали точността на оборудването, увеличи повредата от умора и доведе до отрицателни ефекти върху последващите производствени процеси. В тежки случаи може да повреди самото оборудване или дори да причини производствени аварии.
За да противодействат на отрицателните ефекти на механичния резонанс, техниците могат да изберат да вмъкнат или вградят материали с добри свойства на затихване в механичното оборудване или да изберат да произвеждат самото оборудване, използвайки материали с добри свойства на затихване. Демпфирането се отнася до физическото явление, при което осцилираща система или вибрираща система е възпрепятствана да разсейва енергията с течение на времето, с цел смекчаване на ефектите от вибрациите. Смолистите матрични материали по своята същност са добри амортисьорни материали и тъй като композитните материали от въглеродни влакна широко използват смолисти матрици, те също притежават прилични демпфиращи характеристики. Въпреки това, поради тяхната отлична якост и модулни предимства, характеристиките на затихване често се пренебрегват. Днес ще представим някои от популярните в момента термопластични CF/PEEK композитни материали, за да проучим дали техните свойства на затихване са по-забележителни.
Въведение в амортизационните свойства на термопластичните CF/PEEK композитни материали:
Коефициент на затихване: Коефициентът на затихване е индикатор за способността на материала да разсейва енергия, обикновено изразен в съотношение. Коефициентът на затихване на термопластичните CF/PEEK композитни материали обикновено варира от {{0}}.01 до 0,1, като специфичните стойности зависят от съдържанието на влакна и ориентацията.
Температурно въздействие: Ефективността на затихване на термопластичните CF/PEEK се влияе от температурата. Близо до температурата на встъкляване (Tg), ефективността на затихване може значително да се промени, като често показва по-добри способности за абсорбиране на енергия при условия на висока температура.
Зависимост от честотата: Свойствата на затихване на термопластичните CF/PEEK композитни материали варират в зависимост от честотата на приложените натоварвания. При ниски честоти материалът може да покаже добри ефекти на затихване, докато производителността може да намалее при по-високи честоти.
Как да подобрим амортизиращите свойства на термопластичните CF/PEEK композитни материали:
1. Оптимизиране на ориентацията и оформлението на влакната:Използването на тъкани или хибридни методи за оптимизиране на ориентацията и разположението на влакната може да подобри разпределението на напрежението и да повиши свойствата на затихване.
2. Регулирайте съдържанието на фибри:Регулирането на обемната част на влакната без компромис с механичните характеристики и намирането на подходящото съотношение може ефективно да подобри свойствата на затихване.
3. Добавки и модификатори:Включването на амортизиращи агенти или модификатори (като каучукови частици или вискоеластични материали) в термопластичната матрица може да подобри абсорбцията на енергия и да подобри ефективността на амортизиране.
4. Използвайте техники за наслояване:Прилагането на многослойна структура с различни материали, като комбиниране на слоеве с различна твърдост и характеристики на затихване, може да подобри общото разсейване на енергията.
5. Повърхностна обработка:Прилагането на повърхностни обработки или покрития за подобряване на интерфейсното свързване между влакната и матрицата може да подобри преноса на енергия и свойствата на затихване чрез по-добра адхезия.
6. Избор на техники за обработка:Експериментирането с различни методи на обработка, като например леене под налягане, формоване под налягане или 3D печат, може да повлияе на ориентацията и разпределението на влакната, като по този начин повлияе на ефективността на затихване.
7. Оптимизиране на производствените температури:Проектирането на композитни материали за специфични температурни диапазони и разбирането на вискоеластичното поведение на материалите при различни температури може да увеличи максимално ефективността на затихване.
8. Смесване с други композитни материали:Комбинирането на въглеродни влакна с други видове влакна (като стъклени влакна или естествени влакна) за създаване на хибридни композитни материали може да въведе допълнителни характеристики на затихване, като същевременно запази здравината.
9. Включване на наноматериали:Включването на нано-пълнители (като въглеродни нанотръби, графен) в матрицата може да подобри механичните характеристики и да осигури допълнителни пътища за разсейване на енергия, като по този начин подобрява свойствата на затихване.
Амортизиращите свойства на термопластичните CF/PEEK композитни материали не са уникални. Термопластичните смоли като полиамид (PA) и полипропилен (PP) също могат да осигурят добри амортизационни ефекти, а отличните ефекти на абсорбция на енергия са от полза за подобряване на безопасността. Важна посока на приложение на термопластичните CF/PEEK композитни материали е в автомобилостроенето. Добавянето на термопластични композитни материали от въглеродни влакна подобрява ефектите на абсорбция на енергия, като директно повишава безопасността на пътниците в превозното средство. Това също е важна причина, поради която моделите от висок клас в автомобилната индустрия с нова енергия, като WM Motor U9, Hozon Auto SSR и Xiaomi SU7 Ultra, включват композитни материали от въглеродни влакна.
