抗氧化碳纤维的新可行方法

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2021年7月27日审查劳拉汤姆森

大约五十年，制造商认为碳纤维是梦想的材料。单个纤维比一股人发薄，但它们可以扭曲在一起并与基质材料融合，以形成比钢更硬的轻质复合材料，其两倍刚刚并且具有良好的导热性。

碳纤维抗氧化保护的新方法。 — 陆永峰和他的同事开发了一种简单、廉价的方法来保护碳纤维抗氧化。将碳纤维浸入含有钛和铬粉末的熔盐混合物中，会引发自发反应，使碳纤维得到三层保护涂层。涂层由碳化铬和碳化钛制成。图片来源:内布拉斯加大学林肯分校。

与金属相比，碳纤维随着时间的推移不会破裂。它用于各种应用，包括汽车，空气和航天器，医疗设备，建筑物和运动器材。2020欧洲杯下注官网

然而，Husker公司的工程师、碳材料专家吕永峰(音译)表示，碳纤维有一个明显的缺点。欧洲杯足球竞彩当受到极端温度的影响时——就像在航空航天工业中经常经历的那样——碳纤维会氧化，这意味着它与空气中的氧气发生反应并燃烧，就像木头在与足够的热量和氧气结合时一样。

氧化会迅速降低碳纤维梦幻般的品质，尤其是强度。

如果您具有足够高的温度和氧气存在，碳纤维的一种弱点是它们容易燃烧。如果我们可以使它们不易燃，因此他们在暴露于火灾时不会燃烧，这将是令人兴奋的．

美国内布拉斯加-林肯大学电气与计算机工程特聘教授

陆和他的同事在期刊上发表的研究中解释了他们朝着目标迈出的重要一步pnas.．陆的团队布拉斯加-林肯大学和法国波尔多的凝结物化学研究所创造了一种廉价，可扩展的方法，可防止碳纤维抗氧化。

这项技术比其他昂贵、费力和缓慢的抗氧化工艺有了显著的改进。

我们试图添加可以将碳纤维与氧气分离的表面层，使其即使在高温下，它们也不会被烧坏。碳纤维可以以许多方式使用 - 编织成纺织品以及建筑物的部分，飞机，电子设备 - 但如果它们是易燃的，这对系统产生了新的风险并限制了这些应用程序很多2020欧洲杯下注官网．

美国内布拉斯加-林肯大学电气与计算机工程特聘教授

湮灭，卢和关联创建了一个简单的单步过程。该方法首先熔化与表盐的化学上类似的盐。一旦盐晶成为液体，科学家们推出了铬和钛粉末，已知承受高温。后面将碳纤维添加到混合物中。

在自发反应之后，该技术产生三层涂层 - 由碳化铬和碳化钛制成 - 作为抗氧化的屏障。涂层是多层作为钛和铬具有不同的行为和熔盐内的反应速率，导致最终产品的三层不同的层。该三涂层提供比单层更多的保护。

研究人员用氧乙炔火焰模拟了极端温度(约2200华氏度)和极端环境条件，对涂层碳纤维进行了评估，发现碳材料保持了其结构。

Lu表示，进一步的步骤是确定涂层纤维与未涂层纤维相比防火程度如何，以及在极端条件下它们能保持其最宝贵的性能多长时间。

Lu的团队并不是第一个研究保护碳纤维抗氧化方法的团队;然而，如果在额外的测试中证明是成功的，这种方法将是第一个具有大规模可行性的方法。早期的方法，如化学气相沉积，涉及多个步骤，昂贵的设备和难以控制的化学反应。2020欧洲杯下注官网

熔盐方法通过使用廉价，基本的材料来避免这些缺陷，该缺陷在相对低的温度下在约1,800°F的温度下进行自发过程。欧洲杯足球竞彩

该技术也清洁且快速，因此可以造成广泛的工业用途。