碳纤维有哪些缺陷形式?哪些措施可以防控?

  随着对碳纤维复合材料的不断研究,碳纤维的品质在不断地提高,但是研究人员随即也发现,在生产过程中,缺陷也是碳纤维复合材料绕不开的一个话题。消除各种缺陷的产生、减少缺陷的数量和大小,目前已经成为提高其性能的主线。

  碳纤维复合材料的缺陷形式有很多种,比如晶格缺陷、结构缺陷、杂质缺陷、损伤缺陷等。其中,表面缺陷属于后天性缺陷,主要由生产过程引入,占碳纤维复合材料缺陷的90%,是影响抗拉强度的主要缺陷。

碳纤维复合材料

  研究人员对碳纤维表面尺寸缺陷与抗拉强度之间的关系研究发现,抗拉强度随着表面裂纹尺寸的增加呈下降趋势,并且缺陷呈现随机分布的状态,抗拉强度随孔径增大而直线下降,也呈现出多分散性。同时可以发现大部分缺陷尺寸在微米级,少部分在亚微米级,如果把缺陷尺寸控制在亚微米级或纳米级,碳纤维的抗拉强度将会得到大幅度提高。

  碳纤维的生产过程比较长,工艺复杂,产生缺陷的几率会比较多。主要分为先天缺陷和后天缺陷,先天缺陷主要是指碳纤维原丝产生的缺陷,而后天性的缺陷是指在生产过程中引入的缺陷。防控缺陷的产生要从聚合部分、纺丝部分、预氧化部分、碳化部分四个部分分别进行。品质的提升,除优化工艺、完善设备和严格的品质管理外,研究构效关系更是一个重要课题。

  江苏博实认为,解决缺陷的难题决不能机械的从工艺到工艺或从设备到设备,做简单肤浅的表面文章,需要企业不断地创新工艺,完善设备,严格质量管理,才能实际提高碳纤维及其制品的质量,真正制作出好的碳纤维产品。

          阅读延伸:《简述碳纤维复合材料表面处理技术