하나,탄소 섬유 재료 첨단 분석 기술

최첨단 분석은 탄소 섬유와 그 복합 재료의 성분, 구조 및 성능 관계를 미시적/납적 척도에서 이해하고 재료 설계, 공정 최적화 및 실효 분석에 근거를 제공하기 위해 고안되었습니다.

1.미나 구조 표징

고해상도 투과 전자현미경: 탄소섬유 내부의 흑연 마이크로결정 배열, 결함, 공극 및 인터페이스상 구조를 관찰할 수 있으며, 탄소섬유의"피-심"구조, 흑연화 정도를 연구하는 핵심 도구이다.

원자력 현미경: 섬유 표면의 형태, 거친도 및 인터페이스 영역의 나노 역학적 성능 (예: 계량 분포) 을 나타냅니다.

소각/광각 X선 산란: 탄소 섬유 중 미세 구멍의 크기, 분포 및 흑연 마이크로 결정의 취향도와 층 간격을 손상 없이 분석하는 것은 사전 산화, 탄화 과정을 연구하는 데 매우 중요하다.

2. 성분과 화학상태 분석

X선 광전자 스펙트럼: 섬유 표면의 원소 구성과 화학 키 상태 (예: C-C, C-O, C=O) 를 정확하게 분석하는 것은 표면 처리 효과와 인터페이스 호환성을 평가하는 금표준이다.

라만 스펙트럼: D봉 (결함봉) 과 G봉 (흑연봉) 의 강도비를 통해 탄소섬유의 흑연화 정도, 결정 입자 크기, 내부 응력을 빠르고 손상 없이 나타낸다.

비행시간 이차이온질량스펙트럼: 극표면 (몇개 나노깊이) 의 원소와 분자정보를 제공하여 상장제의 분포, 계면화학을 연구하는데 매우 민감하다.

3. 인터페이스와 3차원 구조 분석

마이크로컴퓨터 단층 스캐닝: 손상 없이 복합재료 내부 섬유 방향, 공극, 균열, 수지 부집구 등 3차원 구조 정보를 획득하고, 해상도는 마이크로미터급에 달하며, 제조 결함과 손상 진화를 연구하는 관건이다.

초점 이온 빔 - 스캔 전자 현미경 이중 빔 시스템: 특정 영역에 대한 나노 레벨 정밀도 절단 및 3D 재구성, 인터페이스 탈착, 섬유 단열 등 미시적 실효 메커니즘을 직관적으로 제시할 수 있습니다.

4.최전방 추세: 다자도, 제자리, 지능화

다자도 관련 분석: 상술한 서로 다른 척도의 기술을 결합하여 원자 배열에서 거시적 성능에 이르는 완전한 이해 사슬을 구축한다.

제자리 테스트: TEM, SEM 또는 μCT 장비에서 시료를 스트레칭, 가열 등의 조작을 진행하여 구조 진화와 성능 변화를 실시간으로 관찰하고,"과정-구조-성능"을 연결한다.

인공지능과 빅데이터: 기계학습 알고리즘을 이용하여 대량의 현미경 이미지, 스펙트럼 데이터를 처리하고 특징을 신속하게 식별하고 성능을 예측하며 공정 매개 변수를 최적화한다.

2. 탄소섬유 복합재료 역학테스트 소개

역학 테스트는 재료의 성능을 검증하고 공정의 안전을 확보하는 기초이다.탄소섬유 복합재료의 테스트는 각방향 이성과 복잡성으로 인해 특수성을 가진다.

1.기본 역학 성능 테스트

스트레치 테스트: 세로 / 가로 스트레치 강도, 계량 및 박송비 측정.관건은 전용 클램프와 응변 측정 기술에 있다.

압축 테스트: 난이도가 스트레칭보다 높으면 불안정이 발생하기 쉽다.일반적인 방법에는 Celanese 클램프와 절단 로드가 포함되어 있으며 끝의 지지와 굴곡을 방지합니다.

굴곡 테스트: 3점 또는 4점 굴곡, 간단하고 실행하기 쉽지만 응력 상태가 복잡하여 공정 품질 대비에 많이 사용됩니다.

면내 절단 테스트: 항상 ±45 ° 편축 스트레치 또는 궤도 절단법을 사용하여 절단 응력-응변 곡선을 얻습니다.

층간 절단 테스트: 섬유와 기체의 인터페이스 접착 강도를 신속하게 평가하기 위한 짧은 빔 절단법.

2. 고급 및 특별 테스트

단열 강인성 테스트:

모드 I 층 간 단열 강인성: 이중 현수막 빔 시료를 사용합니다.

모드 II 층간 단열 강인성: 단부 개구 구부러짐 또는 단부 결구 구부러짐 시료를 사용합니다.

계층 확장에 대한 복합재료의 저항력을 평가하는 데 쓰인다.

피로 테스트: 순환 하중에서 재료의 성능 퇴화, 손상 누적 및 수명 예측을 연구합니다.주파수, 하중비 및 환경 요인 (온도, 습도) 을 고려해야 합니다.

충격 후 압축 테스트: 먼저 시료에 규정된 에너지의 낙하 해머 충격을 가하여 보이지 않는 내부 손상을 초래한 다음 나머지 압축 강도를 테스트합니다.항공우주 분야에서 재료의 근성을 평가하는 핵심 지표다.

개구멍 스트레칭/압축 테스트: 연결 설계와 관련된 복합재료 대응력 집중(예: 볼트 구멍)의 민감성을 평가합니다.

3. 핵심 과제 및 최첨단 테스트

표준화와 비교가능성: 부동한 표준, 시료치수 및 고정장치는 결과의 차이를 초래할수 있으므로 테스트는 반드시 표준을 엄격히 준수해야 한다.

응변 측정 기술:

디지털 이미지 관련 기술: 비접촉식 전장 응변 측정은 응변 집중, 파송 효과와 복잡한 변형을 직관적으로 나타낼 수 있어 이미 최전방 주류가 되었다.

광섬유 래스터 센서: 복합재료 내부에 묻혀 구조 건강 모니터링과 제자리 테스트를 실현할 수 있다.

여러 차례의 결합 테스트: 역학적 하중과 동시에 열, 습도, 자외선, 화학 매체 등 환경 조건을 가하여 실제 취역 환경을 시뮬레이션한다.

높은 트래픽과 자동화 테스트: 로봇, 기계 시각 및 데이터 분석 플랫폼을 결합하여 신소재 시스템의 성능 평가와 선별을 가속화합니다.