Filc na bazie wiskozy w piecu indukcyjnym

Przydatnośćwłókno węglowe na bazie wiskozy do systemów izolacyjnychw środowiskach nagrzewania indukcyjnego w wysokiej temperaturze wynika przede wszystkim z jego kluczowych właściwości, w tym niskiej przewodności cieplnej, wysokiej stabilności termicznej, doskonałej odporności na szok termiczny, wysokiej czystości i niskiej zawartości zanieczyszczeń oraz lekkości w przetwarzaniu. Te właściwości współdziałają, tworząc wysoce wydajny, czysty i niezawodny materiał izolacyjny do środowisk o ekstremalnie wysokich temperaturach, posiadający niezastąpioną wartość strategiczną, szczególnie w zaawansowanych dziedzinach, takich jak przemysł lotniczy i produkcja półprzewodników.

I. Niska przewodność cieplna

Przewodność cieplna na bazie wiskozywłókno węglowew temperaturze pokojowej wynosi około 1,26 W/m·K, znacznie mniej niż w przypadku materiałów metalicznych (takich jak stal nierdzewna, około 15 W/(m·K)) i wielu materiałów ceramicznych. Ta cecha wynika z „zaburzonej struktury grafitu” i „rozwiniętej struktury porowatej”. W wysokotemperaturowych systemach ogrzewania indukcyjnego niska przewodność cieplna oznacza, że ​​ciepło jest mniej łatwo tracone z obszaru ogrzewania do środowiska zewnętrznego, co pozwala uzyskać skuteczną izolację.

Przewodność cieplna włókna węglowego na bazie wiskozy pozostaje niska nawet w wysokich temperaturach. Jego mikrostruktura zawiera liczne pory w nano i mikroskali, które w temperaturach powyżej 2000℃ tworzą „kanały o niskim przepływie ciepła”, skutecznie utrudniając przewodzenie ciepła. Jednocześnie materiały węglowe przenoszą ciepło poprzez fale sieciowe, podczas gdy układ sieci włókien węglowych na bazie wiskozy jest bardziej nieuporządkowany (struktura niegrafityzowana), wydłużając drogę przewodzenia ciepła i dodatkowo zmniejszając przewodność cieplną. W urządzeniach wysokotemperaturowych, takich jak piece z monokrystalicznym krzemem, filce izolacyjne lub płyty termoizolacyjne wykonane z włókien węglowych na bazie wiskozy mogą znacznie zmniejszyć straty ciepła i poprawić efektywność energetyczną.

II. Odporność na wysoką temperaturę i stabilność termiczna

Włókna węglowe na bazie wiskozy mogą pracować stabilnie do „powyżej 2800 ℃” w środowiskach obojętnych lub próżniowych, co czyni je idealnym materiałem izolacyjnym do obszarów o wysokiej temperaturze w systemach ogrzewania indukcyjnego. W ekstremalnych temperaturach powyżej 2000℃ większość materiałów ulega znaczącym zmianom fizykochemicznym, podczas gdy włókna węglowe na bazie wiskozy zachowują swoją podstawową strukturę i właściwości.

Wysoka stabilność termiczna włókien węglowych na bazie wiskozy wynika z ich właściwości „trudnych do grafityzacji”. W porównaniu z włóknami węglowymi na bazie PAN lub smoły, włókna węglowe na bazie wiskozy rzadziej tworzą wysoce uporządkowaną strukturę grafitową w wysokich temperaturach. Oznacza to jednak również, że są mniej podatne na drastyczne strukturalne przemiany fazowe w wysokich temperaturach. Eksperymenty pokazują, że włókna węglowe na bazie wiskozy poddane obróbce w temperaturze 2200℃ nadal zachowują niegrafitowaną strukturę o gęstości zaledwie 1,39 g/cm3 i zawartości węgla przekraczającej 98,5%. Ta stabilna struktura węgla zapobiega ich topnieniu lub rozkładowi w wysokich temperaturach, dzięki czemu zachowują swoje właściwości termoizolacyjne przez długi czas.

Warto zaznaczyć, że włókna węglowe na bazie wiskozy są podatne na utlenianie w środowiskach utleniających (znacznie przyspieszanych powyżej 400℃). Jednakże w systemach ogrzewania indukcyjnego zastosowanie atmosfery ochronnej (takiej jak argon lub azot) lub komory próżniowej skutecznie pozwala uniknąć tego problemu utleniania, w pełni wykorzystując ich odporność na wysoką temperaturę.

III. Doskonała odporność na szok termiczny

Indukcyjne systemy grzewcze zazwyczaj wymagają częstego uruchamiania i wyłączania, co prowadzi do drastycznych zmian temperatury. Wysokie wydłużenie przy zerwaniu (>2%) i niska gęstość (1,39-1,7 g/cm3) włókien węglowych na bazie wiskozy zapewniają im doskonałą odporność na szok termiczny, dzięki czemu są w stanie wytrzymać szybkie wahania temperatury bez łatwego pękania.

Odporność na szok termiczny odnosi się do odporności materiału na pękanie pod wpływem drastycznych zmian temperatury. Dodatni współczynnik rozszerzalności liniowej włókien węglowych na bazie wiskozy (2,184 × 10⁻⁶/K przy 800℃) zapewnia wysoki stopień dopasowania ich rozszerzalności do charakterystyki osnowy żywicy podczas ogrzewania, znacznie zmniejszając koncentrację naprężeń termicznych. Ponadto ich elastyczna struktura i duże wydłużenie przy zerwaniu pozwalają na absorpcję energii szoku termicznego poprzez elastyczne odkształcenie, zapobiegając pękaniu spowodowanemu naprężeniami termicznymi.

W badaniach kompozytów 2D-C/C stwierdzono, że swobodne odkształcenie termiczne włókien węglowych na bazie wiskozy w temperaturze 800℃ wynosi 1/8 w przypadku materiałów wzmocnionych na bazie PAN, a symulowane naprężenie termiczne podczas karbonizacji wynosi 1/60 w przypadku materiałów wzmocnionych na bazie PAN. Ten wyjątkowo niski poziom naprężeń termicznych zapewnia mu doskonałą stabilność przy częstych zmianach temperatury w systemach ogrzewania indukcyjnego, znacznie wydłużając żywotność systemu izolacyjnego.

Semicorex oferuje wysoką jakośćfilc węglowyprodukty. Jeśli masz jakiekolwiek pytania lub potrzebujesz dodatkowych szczegółów, nie wahaj się z nami skontaktować.

Numer telefonu kontaktowego +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com