Klobučevina na osnovi viskoze v indukcijski grelni peči

Primernost zaogljikovih vlaken na osnovi viskoze za izolacijske sistemev visokotemperaturnih indukcijskih ogrevalnih okoljih predvsem zaradi njegovih ključnih lastnosti, vključno z nizko toplotno prevodnostjo, visoko toplotno stabilnostjo, odlično odpornostjo na toplotne udarce, visoko čistostjo in nizko vsebnostjo nečistoč ter lahkotnostjo obdelave. Te lastnosti delujejo skupaj, da postane zelo učinkovit, čist in zanesljiv izolacijski material za okolja z ekstremnimi visokimi temperaturami, ki ima nenadomestljivo strateško vrednost, zlasti na vrhunskih področjih, kot sta vesoljska in polprevodniška proizvodnja.

I. Nizka toplotna prevodnost

Toplotna prevodnost na osnovi viskozeogljikovih vlakenpri sobni temperaturi je približno 1,26 W/m·K, kar je veliko nižje kot pri kovinskih materialih (kot je nerjavno jeklo, približno 15 W/(m·K)) in številnih keramičnih materialih. Ta značilnost izhaja iz njegove "neurejene strukture grafita" in "razvite porozne strukture". Pri visokotemperaturnih indukcijskih ogrevalnih sistemih nizka toplotna prevodnost pomeni manjšo izgubo toplote iz območja ogrevanja v zunanje okolje, s čimer je dosežena učinkovita izolacija.

Toplotna prevodnost ogljikovih vlaken na osnovi viskoze ostaja nizka tudi pri visokih temperaturah. Njegova mikrostruktura vsebuje številne nanometrske in mikrorazmerne pore, ki tvorijo "kanale z nizkim prenosom toplote" pri temperaturah nad 2000 ℃ in učinkovito ovirajo toplotno prevodnost. Hkrati ogljikovi materiali prenašajo toploto skozi mrežne valove, medtem ko je mrežna razporeditev ogljikovih vlaken na osnovi viskoze bolj neurejena (negrafitizirana struktura), kar podaljšuje pot toplotne prevodnosti in dodatno zmanjšuje toplotno prevodnost. V visokotemperaturni opremi, kot so peči na monokristalni silicij, lahko izolacijski filc ali toplotnoizolacijske plošče iz ogljikovih vlaken na osnovi viskoze znatno zmanjšajo toplotne izgube in izboljšajo energetsko učinkovitost.

II. Odpornost na visoke temperature in toplotna stabilnost

Ogljikova vlakna na osnovi viskoze lahko stabilno delujejo do "nad 2800 ℃" v inertnih ali vakuumskih okoljih, zaradi česar so idealen izolacijski material za visokotemperaturna območja v sistemih indukcijskega ogrevanja. Pri ekstremnih temperaturah nad 2000 ℃ je večina materialov podvržena pomembnim fizikalno-kemijskim spremembam, medtem ko ogljikova vlakna na osnovi viskoze ohranijo svojo osnovno strukturo in lastnosti.

Visoka toplotna stabilnost ogljikovih vlaken na osnovi viskoze izhaja iz njihovih lastnosti, da jih je težko grafitizirati. V primerjavi z ogljikovimi vlakni na osnovi PAN ali smole je manj verjetno, da bodo ogljikova vlakna na osnovi viskoze tvorila visoko urejeno grafitno strukturo pri visokih temperaturah. Vendar pa to tudi pomeni, da so manj nagnjeni k drastičnim strukturnim faznim prehodom pri visokih temperaturah. Poskusi kažejo, da ogljikova vlakna na osnovi viskoze, obdelana pri 2200 ℃, še vedno ohranjajo negrafitizirano strukturo z gostoto le 1,39 g/cm³ in vsebnostjo ogljika več kot 98,5 %. Ta stabilna ogljikova struktura jim preprečuje taljenje ali razgradnjo pri visokih temperaturah, kar jim omogoča, da ohranijo svoje lastnosti toplotne izolacije v daljšem obdobju.

Omeniti velja, da so ogljikova vlakna na osnovi viskoze nagnjena k oksidaciji v oksidativnih okoljih (znatno pospešeno nad 400 ℃). Vendar pa se v sistemih indukcijskega ogrevanja uporaba zaščitne atmosfere (kot je argon ali dušik) ali vakuumske komore učinkovito izogne ​​temu problemu oksidacije in v celoti izkoristi njihovo odpornost na visoke temperature.

III. Odlična odpornost na toplotne udarce

Sistemi indukcijskega ogrevanja običajno zahtevajo pogoste zagone in izklope, kar vodi do drastičnih temperaturnih sprememb. Visok raztezek pri pretrganju (>2 %) in nizka gostota (1,39–1,7 g/cm³) ogljikovih vlaken na osnovi viskoze jim dajeta odlično odpornost na toplotne udarce, kar jim omogoča, da prenesejo hitra temperaturna nihanja, ne da bi zlahka počila.

Odpornost na toplotne udarce se nanaša na sposobnost materiala, da se upre razpokanju pri drastičnih temperaturnih spremembah. Pozitiven linearni raztezni koeficient ogljikovih vlaken na osnovi viskoze (2,184 × 10⁻⁶/K pri 800 ℃) zagotavlja visoko stopnjo ujemanja med njihovim razteznim obnašanjem in smolnim matriksom med segrevanjem, kar znatno zmanjša koncentracijo toplotne napetosti. Poleg tega njihova prožna struktura in velik raztezek ob pretrganju omogočata absorpcijo energije toplotnega udara s prožno deformacijo, kar preprečuje razpoke, ki jih povzroči toplotna obremenitev.

V študijah 2D-C/C kompozitov je bilo ugotovljeno, da je prosta toplotna napetost ogljikovih vlaken na osnovi viskoze pri 800 ℃ 1/8 armiranih materialov na osnovi PAN, simulirana toplotna napetost med karbonizacijo pa je 1/60 tiste pri ojačanih materialih na osnovi PAN. Ta izredno nizka stopnja toplotne obremenitve mu daje odlično stabilnost pri pogostih temperaturnih spremembah v sistemih indukcijskega ogrevanja, kar znatno podaljša življenjsko dobo izolacijskega sistema.

Semicorex ponuja visoko kakovostkarbonski filcizdelkov. Če imate kakršna koli vprašanja ali potrebujete dodatne podrobnosti, ne oklevajte in stopite v stik z nami.

Kontaktna telefonska številka +86-13567891907

E-pošta: sales@semicorex.com