Po dešimtmečius trukusios plėtros didelio našumo pažangios sudėtinės medžiagos anglies pluoštas tapo vienu iš pageidaujamų medžiagų sprendimų atnaujinant aviaciją, geležinkelių transportą, pažangias mašinas, aukščiausios klasės medicinos įrangą ir įvairius civilinius produktus. Anglies pluošto kompozicinės medžiagos turi tokius privalumus kaip lengvas svoris, didelis stiprumas, mažas valkšnumas, atsparumas korozijai ir atsparumas nuovargiui. Tačiau tenkinant specialiuosius poreikius vis tiek iškyla tam tikrų problemų ar defektų. Šiame straipsnyje reikia išnagrinėti, kaip veiksmingai išspręsti šias problemas ir padidinti anglies pluošto kompozicinių medžiagų taikymo vertę.
1. Grūdinimas
Anglies pluoštu sustiprintos kompozitinės medžiagos pasižymi dideliu stiprumu ir geromis eksploatacinėmis savybėmis, tačiau specialus kompozitinių medžiagų liejimo procesas gali turėti neigiamos įtakos jų atsparumui smūgiams, atsparumui lūžiams ir sluoksniavimosi stiprumui. Anglies pluošto kompozicinės medžiagos, veikiant mechaninėms apkrovoms, sudarys skirtingus gedimo mechanizmus. Kai išleista deformacijos energija viršija energiją, reikalingą naujam paviršiaus plotui sukurti arba plastinei deformacijai šalia plyšio galo, gali kilti rimtų pasekmių šiais plyšio plitimo etapais.
Kietinamųjų medžiagų įdėjimas į dervas yra įprastas būdas pašalinti trapumą ir lengvą mažų įtrūkimų atsiradimą anglies pluošto medžiagose. Tačiau kietumą didinančios dalelės paprastai prastai skleidžiasi ir dažnai sudaro didelio ir mažo dalelių tankio sritis, o tai gali sumažinti bendrą kompozitinių medžiagų našumą. Šiuo metu išsivysčiusios šalys, tokios kaip Europa ir Amerika, tarp preprego sluoksnių pradeda kloti nanopluošto membranas. Šios membranos nepadidina preprego storio ir svorio, bet gali veikti kaip nanoskalės sutvirtinančios medžiagos trapiai dervos matricai tarpsluoksnio srityje, galiausiai sudarydamos kietesnę dervą (kurią galima naudoti kartu su kitomis grūdinimo sistemomis). Šis sprendimas yra naudingas gerinant anglies pluošto kompozitinių medžiagų anti-delaminaciją, atsparumą pažeidimams ir nuovargį, sumažinant mažų įtrūkimų atsiradimą esant slėgiui ar smūgiui.
2. Termoplastinė
Šiuo metu Kinijoje plačiausiai naudojamos anglies pluošto kompozicinės medžiagos vis dar daugiausia gaminamos iš epoksidinės dervos. Ši termoreaktingoji anglies pluošto kompozicinė medžiaga gali patenkinti bendruosius pramoninius ar civilinius poreikius, tačiau kai kuriems komponentams, kuriems taikomi itin aukšti našumo reikalavimai, vis dar yra tam tikras skirtumas tarp epoksidinių anglies pluošto kompozicinių medžiagų atsparumo aukštai temperatūrai ir atsparumo dilimui. Dėl šios priežasties daugelis anglies pluošto pramonės įmonių aktyviai ieško sprendimų.
Anglies pluošto kompozicinių medžiagų sistemoms ne tik sunku pasiekti didelį stiprumą ir atsparumą aukštai temperatūrai, bet ir eksploatacinių savybių pranašumai, tokie kaip atsparumas dilimui, bus abipusiai ribojami. Pagrindinė priežastis, kodėl anglies pluošto kompozitinės medžiagos nėra atsparios aukštai temperatūrai, yra matricinė medžiaga. Anksčiau kompozitinių medžiagų atsparumas karščiui dažniausiai būdavo gerinamas pridedant bismaleimido ir kitų metodų, tačiau galutiniai eksploataciniai rezultatai vis tiek nebuvo labai idealūs. Šiuo metu vienkrypčio preprego, pvz., ištisinio anglies pluošto sustiprinto PPS/PES/PA6/PEEK, lokalizavimas gali pakeisti termoreaktyvias anglies pluošto medžiagas specialiuose arba aukščiausios klasės komponentuose, o tai gali pagerinti visapusiškus anglies pluošto medžiagų, pvz., didelio stiprumo, pranašumus, atsparumas aukštai temperatūrai, geras atsparumas dilimui, atsparumas korozijai ir didelis saugos koeficientas. Tai tapo vienu iš pageidaujamų sprendimų anglies pluošto kompozitinėms medžiagoms, kurios nėra atsparios aukštai temperatūrai ir dilimui.