Selepas berdekad pembangunan, gentian karbon bahan komposit termaju berprestasi tinggi telah menjadi salah satu penyelesaian bahan pilihan untuk menaik taraf aeroangkasa, pengangkutan rel, jentera pintar, peralatan perubatan mewah dan pelbagai produk awam. Bahan komposit gentian karbon mempunyai kelebihan prestasi seperti berat ringan, kekuatan tinggi, rayapan rendah, rintangan kakisan dan rintangan keletihan. Namun, apabila memenuhi keperluan khas, masih terdapat masalah atau kecacatan tertentu. Bagaimana untuk memperbaiki masalah ini dengan berkesan dan meningkatkan nilai aplikasi bahan komposit gentian karbon adalah isu yang perlu diterokai dalam artikel ini.
1. Mengeraskan
Bahan komposit bertetulang gentian karbon mempunyai kekuatan tinggi dan prestasi yang baik, tetapi proses pengacuan khas bahan komposit boleh memberi kesan negatif ke atas rintangan hentaman, keliatan patah dan kekuatan delaminasi. Bahan komposit gentian karbon akan membentuk mekanisme kegagalan yang berbeza di bawah beban mekanikal. Sebaik sahaja tenaga terikan yang dilepaskan melebihi tenaga yang diperlukan untuk mencipta kawasan permukaan baharu atau menjana ubah bentuk plastik berhampiran hujung retak, akibat yang serius mungkin timbul semasa peringkat perambatan retak ini.
Menambah agen pengeras pada resin adalah kaedah konvensional untuk menyelesaikan kerapuhan dan kejadian mudah retak kecil dalam bahan gentian karbon. Walau bagaimanapun, zarah yang meningkatkan keliatan umumnya mempunyai penyebaran yang lemah dan selalunya membentuk kawasan ketumpatan zarah tinggi dan rendah, yang boleh mengurangkan prestasi keseluruhan bahan komposit. Pada masa ini, negara maju seperti Eropah dan Amerika mula meletakkan membran nanofiber di antara lapisan prepreg. Membran ini tidak meningkatkan ketebalan dan berat prepreg, tetapi boleh bertindak sebagai bahan pengukuh skala nano untuk matriks resin rapuh di kawasan interlayer, akhirnya membentuk resin yang lebih keras (yang boleh digunakan bersama-sama dengan sistem pengerasan lain). Penyelesaian ini berfaedah untuk meningkatkan anti delaminasi, toleransi kerosakan, dan sifat anti keletihan bahan komposit gentian karbon, mengurangkan kejadian retakan kecil di bawah tekanan atau hentaman.
2. Termoplastik
Pada masa ini, bahan komposit gentian karbon yang paling banyak digunakan di China masih berasaskan resin epoksi. Bahan komposit gentian karbon termoset ini boleh memenuhi keperluan industri atau awam umum, tetapi bagi sesetengah komponen dengan keperluan prestasi yang sangat tinggi, masih terdapat jurang tertentu dalam rintangan suhu tinggi dan rintangan haus bahan komposit gentian karbon berasaskan epoksi. Atas sebab ini, banyak syarikat dalam industri gentian karbon sedang giat mencari penyelesaian.
Untuk sistem bahan komposit gentian karbon, ia bukan sahaja sukar untuk mencapai kedua-dua kekuatan tinggi dan rintangan suhu tinggi, tetapi juga kelebihan prestasi seperti rintangan haus akan dikekang bersama. Sebab utama mengapa bahan komposit gentian karbon tidak tahan terhadap suhu tinggi adalah disebabkan oleh bahan matriks. Pada masa lalu, rintangan haba bahan komposit biasanya dipertingkatkan dengan menambah bismaleimide dan kaedah lain, tetapi hasil prestasi akhir masih tidak begitu ideal. Pada masa ini, penyetempatan prepreg satu arah seperti gentian karbon berterusan bertetulang PPS/PES/PA6/PEEK boleh menggantikan bahan gentian karbon termoset dalam komponen khas atau mewah, yang boleh meningkatkan kelebihan komprehensif bahan gentian karbon seperti kekuatan tinggi, rintangan suhu tinggi, rintangan haus yang baik, rintangan kakisan, dan faktor keselamatan yang tinggi. Ia telah menjadi salah satu penyelesaian pilihan untuk bahan komposit gentian karbon yang tidak tahan suhu tinggi dan haus.