Kompozitni materijali na bazi smole ojačani ugljičnim vlaknima naširoko su korišteni u nekoliko industrija kao što su zrakoplovna tehnologija, kućni skuteri i visokotehnološka elektronika zbog njihove male težine, visoke radne čvrstoće i jake otpornosti na koroziju. Zbog izvanrednih performansi proizvoda u vlažnim i visokotemperaturnim okruženjima, visokim temperaturama i umjerenoj kontroli kontrakcije, ovaj će članak longitudinalno proučavati promjene u radnim performansama i mehanizmu kompozitnih materijala ojačanih ugljičnim vlaknima u teškim okruženjima s nekontroliranim vlažnim temperaturama i kombinirati analiziraju se oni sa specifičnim eksperimentalnim sadržajem i slučajevima primjene.
Okolina s nekontroliranom vlagom i temperaturom ima veći utjecaj na performanse i mehanizam kompozitnih materijala od karbonskih vlakana. S mehaničke točke gledišta, toplo okruženje starenja uzrokovat će oštećenje sučelja između smole i vlakna. Mikroskopski će se odvojiti smola i vlakno. Ovo sučelje Odvajanje će dovesti do smanjenja ukupne učinkovitosti kompozitnog materijala, čime će utjecati na mehanička svojstva. Iz makro perspektive, mehanička svojstva kompozitnih materijala značajno će se smanjiti, što će predstavljati prijetnju sigurnosti cjelokupne strukture.
Vlažna toplinska okruženja također mogu uzrokovati degradaciju performansi:
Vlačna čvrstoća: Vlačna čvrstoća kompozitnih materijala opada, posebno u uvjetima visoke vlažnosti i temperature; Interlaminarna posmična čvrstoća: Razaranje međusloja između smole i vlakana dovodi do smanjenja interlaminarne posmične čvrstoće kompozitnih materijala; Modul: Vlačni modul Volumen je malo pao.
U dokumentu "Usporedna studija o svojstvima starenja vlagom i toplinom različitih vrsta kompozitnih materijala ojačanih vlaknima", jednosmjerni kompoziti od ugljičnih vlakana (CFRP), kompoziti od staklenih vlakana (GFRP) i kompoziti od lanenih vlakana (FRP) s udjelom ugljičnih vlakana od Provedeno je 60%6. Provedeno je ispitivanje starenja toplom toplinom, a eksperiment je pokazao da su se nakon starenja u vrućem i vlažnom okruženju vlačna čvrstoća i interlaminarna posmična čvrstoća kompozitnih materijala od staklenih vlakana značajno smanjile, a vlačni modul lagano smanjio. Nakon sušenja, vlačna svojstva su se oporavila, ali međuslojnu čvrstoću na smicanje bilo je teško popraviti. Može se vidjeti da je degradacija performansi kao što je hidroliza staklenih vlakana i odvajanje sučelja do kojih dolazi tijekom procesa starenja kompozitnih materijala od staklenih vlakana nepovratna promjena.
Kompoziti od lanenih vlakana će se plastificirati nakon upijanja vode, a vlačna čvrstoća će se lagano povećati, dok će vlačni modul i interlaminarna posmična čvrstoća ostati stabilni nakon naglog smanjenja. Nakon sušenja vlačna čvrstoća se ne može vratiti ili se čak značajno smanjuje, dok se vlačni modul i interlaminarna posmična čvrstoća značajno povećavaju. Ovaj je fenomen usko povezan s promjenama kao što su plastificiranje vlagom, ekspanzija i degradacija vlakana i matrice.
Kompoziti od karbonskih vlakana razlikuju se od dva gore spomenuta materijala. Kako se vrijeme starenja produljuje, vlačna svojstva kompozita od karbonskih vlakana gotovo ostaju nepromijenjena, ali interlaminarna posmična čvrstoća lagano opada. Nakon sušenja vlačna svojstva i posmična svojstva međusloja vraćaju se u prvobitno stanje. Može se vidjeti da čak i ako je kompozitni materijal od ugljičnih vlakana pod utjecajem procesa starenja u vlažnom i vrućem okruženju, on će se vratiti u svoj izvorni oblik nakon sušenja i ima dobru otpornost na vlagu i toplinu.
Iako kompozitni materijali od ugljičnih vlakana imaju bolju otpornost na vlagu i toplinu, specifične prilagodbe proizvoda i dalje su potrebne u stvarnim proizvodnim primjenama kako bi se osigurala bolja primjena proizvoda. U izvješću "Istraživanje performansi toplih dijelova domaćih CCF30 karbonskih vlakana i CC[300/EH503R3 kompozitnih materijala", provedena je studija o starenju specifičnih kompozitnih materijala na bazi karbonskih vlakana u vrućim i vlažnim okruženjima. Studija je dokazala da su: CCF300/EH503R3 kompozitni materijali testirani u 1,000-stanjima na sobnoj temperaturi. Pod utjecajem okoline, 90% vlačne morfologije loma pokazuje oštećenje matrice, a karbonska vlakna nemaju očit lom. Površina mrežastih vlakana omotana je velikom količinom smole, što pokazuje da ugljična vlakna i smola imaju snažna svojstva povezivanja na površini. U testnom okruženju na 93 stupnja/suho, došlo je do malog kidanja smole i laganog odvajanja karbonskih vlakana. Nakon obrade u vlažnom toplinskom okruženju, zbog porasta temperature ispitnog okruženja, pojavio se mali broj pukotina duž osi vlakna, a količina smole omotane na površini vlakna se smanjila. Odvajanje se povećava, a sila vezivanja između vlakana i smole slabi. Međutim, na temperaturi od 132 stupnja/mokro ispitivanje, ugljična vlakna i smola još uvijek se mogu čvrsto spojiti, što pokazuje da kompozitni materijal CCF300/EH503R3 ima izvrsnu izvedbu sučelja i otpornost na vlagu i toplinu.
Ukratko, na temelju stvarnih proizvoda i prošlog proizvodnog iskustva, možemo dizajnirati plan dizajna proizvoda za kompozitne materijale od ugljičnih vlakana na ciljani način, izmjeriti zahtjeve za učinkom prema uvjetima primjene proizvoda i dalje krenuti od matrice smole, modela prekursora ugljičnih vlakana , modifikacijska shema, postupak oblikovanja itd., kako bi se odredio razuman plan dizajna kako bi se osigurala njegova stvarna učinkovitost primjene. Upravo je to temeljna logika Kine da prvo pogleda nacrte proizvoda, a zatim razumije zahtjeve za primjenu proizvoda, a zatim kasnije da plan dizajna.
Sa stalnim napretkom u području materijala, mokra i toplinska izvedba kompozitnih materijala od ugljičnih vlakana može se dodatno poboljšati modifikacijom sučelja i poboljšanjem performansi prekursora, a kompozitni derivati od ugljičnih vlakana također će igrati nezamjenjivu i važnu ulogu u više polja .
