技術文章
碳纖維復合材料zhuo越的力學性能,不僅依賴于碳纖維本身的高強度,更取決于應力能否通過界面有效地從樹脂傳遞到纖維上。未經處理的單絲碳纖維表面化學惰性高、表面能低,呈現出典型的疏水特性,這嚴重阻礙了樹脂的浸潤與粘附,導致界面成為最薄弱的環節。
因此,對單絲碳纖維進行表面改性(如上漿、等離子體處理等)以提升其親水性,已成為制備高性能復合材料的必經工序。然而,如何精準評估直徑僅5-7微米的單根纖維的親疏水變化,是一項具有挑戰性的任務。
對單絲碳纖維進行接觸角測量,遠非常規平板測試可比,其主要難點在于:
樣品尺度微小: 纖維直徑遠小于常規液滴,基底效應顯著,需要極微小的液滴。
定位與對焦困難: 需要在顯微鏡下精準定位單根纖維并保持清晰對焦。
液滴沉積穩定性: 在微米級的纖維上形成穩定、對稱的液滴,對儀器精度要求ji高。
北斗接觸角測量儀通過一系列專有技術,wan美應對了上述挑戰,實現了對單絲碳纖維的重復性、高精度測量。
北斗接觸角測量儀核心技術特點:
超精密微量注射系統: 能夠產生并控制納升(nL)甚至皮升(pL)級別的超微液滴,確保液滴尺寸與單絲纖維直徑相匹配,形成穩定的懸掛液滴,而非鋪展在基底上,從而獲得真實的纖維-液體接觸角。
高倍率遠心光學系統: 配備高分辨率鏡頭和精密的景深控制,能夠清晰捕捉單根纖維的輪廓以及其上微小液滴的完整形態,為精準計算提供高質量圖像基礎。
專用纖維夾具與樣品臺: 設計有專門用于固定和繃緊單絲或纖維束的夾具,避免測試過程中纖維晃動,確保測量的穩定與準確。
先進的Young-Laplace方程擬合算法: 針對微小液滴的顯著表面張力效應,采用專業的擬合算法,即使液滴因纖維尺度而變形,也能計算出zui/接近真實值的接觸角數據。
在追求“斤斤計較"的高性能復合材料領域,對微觀界面的理解與控制能力,直接決定了產品的天花板。北斗接觸角測量儀成功地將單絲碳纖維的親疏水性這一關鍵屬性,從模糊的定性描述轉化為精確的定量數據,成為了連接材料表面化學與宏觀力學性能的重要橋梁。