Inleiding tot de dempende eigenschappen van thermoplastische CF/PEEK-composietmaterialen.
Veel mensen herinneren zich misschien nog een artikel dat ze ooit bestudeerden over een brug in de stad Angers, een stad die instortte doordat soldaten in koor marcheerden en resonantie veroorzaakten. Het artikel vermeldde een natuurkundige term genaamd "resonantie". Resonantie is een fysiek fenomeen waarbij een systeem met een grotere amplitude trilt bij specifieke frequenties en golflengten in vergelijking met andere frequenties en golflengten. Bij de industriële productie bestaat er ook een term die "mechanische resonantie" wordt genoemd, die verwijst naar de aanzienlijke toename van de trillingsamplitude in een mechanisch systeem wanneer de externe frequentie dicht bij de natuurlijke frequentie van het systeem ligt. Wanneer mechanische resonantie optreedt, kan dit invloed hebben op de interne componenten van de machine, waardoor de nauwkeurigheid van de apparatuur mogelijk wordt verminderd, vermoeiingsschade toeneemt en negatieve effecten op daaropvolgende productieprocessen ontstaan. In ernstige gevallen kan dit de apparatuur zelf beschadigen of zelfs productie-ongelukken veroorzaken.
Om de negatieve effecten van mechanische resonantie tegen te gaan, kunnen technici ervoor kiezen materialen met goede dempingseigenschappen in mechanische apparatuur in te brengen of in te bedden, of ervoor kiezen om de apparatuur zelf te vervaardigen met materialen met goede dempingseigenschappen. Demping verwijst naar het fysieke fenomeen waarbij een oscillerend systeem of trillend systeem in de loop van de tijd geen energie kan dissiperen, met als doel de effecten van trillingen te verzachten. Harsmatrixmaterialen zijn inherent goede dempende materialen, en aangezien koolstofvezelcomposietmaterialen op grote schaal gebruik maken van harsmatrices, bezitten ze ook behoorlijke dempingseigenschappen. Vanwege hun uitstekende sterkte- en modulusvoordelen worden de dempingseigenschappen echter vaak over het hoofd gezien. Vandaag zullen we enkele van de momenteel populaire thermoplastische CF/PEEK-composietmaterialen introduceren om te onderzoeken of hun dempingseigenschappen nog beter zijn.
Inleiding tot de dempingseigenschappen van thermoplastische CF/PEEK-composietmaterialen:
Dempingsverhouding: De dempingsverhouding is een indicator van het vermogen van een materiaal om energie te dissiperen, meestal uitgedrukt in verhoudingsvorm. De dempingsverhouding van thermoplastische CF/PEEK-composietmaterialen varieert doorgaans van {{0}},01 tot 0,1, waarbij specifieke waarden afhankelijk zijn van het vezelgehalte en de oriëntatie.
Temperatuurimpact: De dempingsprestaties van thermoplastische CF/PEEK worden beïnvloed door de temperatuur. In de buurt van de glasovergangstemperatuur (Tg) kunnen de dempingsprestaties aanzienlijk veranderen, waarbij ze vaak betere energieabsorptiecapaciteiten vertonen onder omstandigheden met hoge temperaturen.
Frequentieafhankelijkheid: De dempende eigenschappen van thermoplastische CF/PEEK-composietmaterialen variëren afhankelijk van de frequentie van toegepaste belastingen. Bij lage frequenties kan het materiaal goede dempende effecten vertonen, terwijl de prestaties bij hogere frequenties kunnen afnemen.
Hoe u de dempende eigenschappen van thermoplastische CF/PEEK-composietmaterialen kunt verbeteren:
1. Optimaliseer de vezeloriëntatie en lay-out:Het gebruik van geweven stoffen of hybride methoden om de oriëntatie en lay-out van vezels te optimaliseren, kan de spanningsverdeling verbeteren en de dempingseigenschappen vergroten.
2.Pas de vezelinhoud aan:Het aanpassen van de vezelvolumefractie zonder de mechanische prestaties in gevaar te brengen en het vinden van de juiste verhouding kan de dempingseigenschappen effectief verbeteren.
3. Additieven en modificatoren:Het opnemen van dempingsmiddelen of modificatoren (zoals rubberdeeltjes of visco-elastische materialen) in de thermoplastische matrix kan de energieabsorptie verbeteren en de dempingsprestaties verbeteren.
4. Gebruik gelaagdheidstechnieken:Het implementeren van een meerlaagse structuur met verschillende materialen, zoals het combineren van lagen met verschillende stijfheids- en dempingseigenschappen, kan de algehele energiedissipatie verbeteren.
5. Oppervlaktebehandeling:Het aanbrengen van oppervlaktebehandelingen of coatings om de grensvlakbinding tussen vezels en de matrix te verbeteren, kan de energieoverdracht en dempende eigenschappen verbeteren door een betere hechting.
6. Selectie van verwerkingstechnieken:Experimenteren met verschillende verwerkingsmethoden, zoals spuitgieten, compressiegieten of 3D-printen, kan de vezeloriëntatie en -verdeling beïnvloeden, waardoor de dempingsprestaties worden beïnvloed.
7. Optimalisatie van productietemperaturen:Het ontwerpen van composietmaterialen voor specifieke temperatuurbereiken en het begrijpen van het visco-elastische gedrag van materialen bij verschillende temperaturen kan de dempingsprestaties maximaliseren.
8. Mengen met andere composietmaterialen:Het combineren van koolstofvezels met andere vezeltypen (zoals glasvezels of natuurlijke vezels) om hybride composietmaterialen te creëren, kan extra dempingseigenschappen introduceren met behoud van sterkte.
9.Incorporatie van nanomaterialen:Het opnemen van nanovulstoffen (zoals koolstofnanobuisjes, grafeen) in de matrix kan de mechanische prestaties verbeteren en extra routes voor energiedissipatie bieden, waardoor de dempingseigenschappen worden verbeterd.
De dempende eigenschappen van thermoplastische CF/PEEK-composietmaterialen zijn niet uniek. Thermoplastische harsen zoals polyamide (PA) en polypropyleen (PP) kunnen ook goede dempingseffecten bieden, en uitstekende energieabsorptie-effecten zijn gunstig voor het verbeteren van de veiligheid. Een belangrijke toepassingsrichting van thermoplastische CF/PEEK-composietmaterialen is de automobielindustrie. De toevoeging van thermoplastische koolstofvezelcomposieten verbetert de energieabsorptie-effecten, waardoor de veiligheid van de inzittenden van het voertuig direct toeneemt. Dit is ook een belangrijke reden waarom high-end modellen in de nieuwe energie-voertuigindustrie, zoals de WM Motor U9, Hozon Auto SSR en Xiaomi SU7 Ultra, koolstofvezelcomposietmaterialen gebruiken.
