Velo de fibra de carbono

Los velos de fibra de carbono son materiales finos no tejidos que permiten despegar juntas de composites adheridos con adhesivo. Se examinaron los efectos de tres velos diferentes de fibra de carbono sobre las características mecánicas, térmicas y eléctricas de los sistemas adhesivos epóxicos intercalados entre polímero reforzado con fibra de vidrio (GFRP). En comparación con las configuraciones puras de epoxi, el velo de fibra de carbono entrelazado mejoró el módulo de almacenamiento, la difusividad térmica y la resistencia al corte por solapamiento (LSS) de las juntas adhesivas, al tiempo que redujo la capacidad calorífica específica (Cp) y la temperatura de transición vítrea (Tg). El análisis de espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) mostró que las muestras de epoxi calentadas y las muestras compuestas hechas de velo de fibra de carbono entrelazado intercalado entre dos capas adhesivas de película de epoxi a 100 grados durante 1 minuto no mostraron ningún cambio detectable en sus estructuras químicas. Se realizaron mediciones de la rugosidad de la superficie y del ángulo de contacto con el agua para investigar la humectabilidad de los adherentes de GFRP. Las simulaciones termoeléctricas acopladas con elementos finitos y la solución basada en aprendizaje automático mostraron una buena concordancia con los experimentos de calentamiento de Joule. La desunión termomecánica mediante calentamiento Joule proporcionó buenas características de desunión, como bajos requisitos de fuerza y ​​tiempo, sin desgarro de fibras en la superficie de los adherentes y permitiendo el calentamiento selectivo de la región unida de las juntas.

Se prepararon esteras electrotérmicas flexibles con una rápida capacidad de respuesta recubriendo por pulverización una dispersión de acetona de nanoplacas de grafeno (GNP) sobre un velo de fibra de carbono y luego curando con polidimetilsiloxano (PDMS) en las esteras. Se investigaron las características morfológicas, las propiedades eléctricas y el comportamiento electrotérmico de las esteras con diferentes densidades de área de 55 a 20 gm-2. El microscopio electrónico de barrido (SEM) confirmó que las prístinas nanoplacas de grafeno se depositaron uniformemente en la superficie de la fibra de carbono, lo que resultó en una disminución sustancial de la resistencia al volumen. En comparación con el velo de fibra de carbono sin GNP recubierto, el comportamiento de calentamiento eléctrico de las esteras de fibra de carbono/PDMS recubiertas de grafeno mejoró en gran medida, por ejemplo, la temperatura máxima en estado estacionario alcanzó los 297 grados, la velocidad de calentamiento máxima alcanzó los 5 grados s-1 probados. Mediante una cámara de infrarrojos, la densidad de potencia máxima alcanzó 11,11 kW m−2. El tiempo de respuesta desde una temperatura ambiente de 25 a 200 grados fue de solo 40 s probado mediante imagen térmica infrarroja. Incluso en condiciones de alto estado de torsión/flexión o cambios continuos de voltaje por pasos, las esteras de fibra de carbono/PDMS recubiertas de grafeno mantuvieron un rendimiento de calentamiento eléctrico estable en aspectos de capacidad de respuesta a la temperatura y temperatura máxima en estado estable.