2024-12-04
В блестящем созвездии материаловедения материалы из углеродного волокна подобны ослепительной «технологической звезде». Обладая выдающимися свойствами, такими как сверхлегкий вес, сверхвысокая прочность и превосходная коррозионная стойкость, они широко используются во многих передовых областях, таких как аэрокосмическая промышленность, автомобилестроение и высококлассное спортивное оборудование, и стали центром внимания мирового научного сообщества и промышленных кругов. Чтобы раскрыть больше потенциала материалов из углеродного волокна и преодолеть технологические узкие места, крайне важно построить профессиональную лабораторию, отвечающую потребностям исследований. Опираясь на свой глубокий опыт работы в отрасли, компания Guangzhou Cleanroom Construction Co., Ltd. сегодня подробно проанализирует для вас стандарты строительства исследовательских лабораторий для материалов из углеродного волокна.
Процесс подготовки углеродного волокна чрезвычайно чувствителен к пыли и примесям. Смешивание мельчайших частиц может вызвать дефекты в углеродном волокне и повредить его прочность, значительно снижая характеристики готового продукта. Уровень очистки лаборатории должен соответствовать классу 10 000 или даже более высоким стандартам, то есть количество частиц пыли размером более 0,5 микрометра в каждом кубическом метре воздуха строго контролируется в пределах 35. Для этого мы используем прогрессивную систему фильтрации воздуха: первичные фильтры задерживают крупные частицы пыли и волос; фильтры средней эффективности улавливают взвешенные примеси среднего размера частиц; высокоэффективные воздушные фильтры для твердых частиц (HEPA) действуют как «хранители ворот», блокируя мельчайшие частицы пыли, наполняя экспериментальное пространство чистым воздухом. Кроме того, очищенные зоны должны быть строго разделены, а зона экспериментальных операций, зона хранения образцов и зона тестирования должны быть «сформированы независимо», избегая перекрестного загрязнения и обеспечивая «безпыльную колыбель» для всех аспектов углеродного волокна от сырья до готовой продукции.
Химические свойства и физическая структура материалов из углеродного волокна различаются по стабильности при разных температурах и влажности. Идеальная температура экспериментальной среды обычно стабилизируется в диапазоне от 23 до 25 °C, а влажность поддерживается в диапазоне от 45% до 55% относительной влажности (RH). С помощью интеллектуальной системы контроля температуры и влажности высокоточные датчики могут «воспринимать» незначительные изменения в окружающей среде в режиме реального времени и связываться с кондиционерами, увлажнителями и осушителями для быстрого реагирования и регулировки. В знойное лето модуль охлаждения прилагает все усилия для охлаждения; в морозную зиму нагревательные элементы тихо повышают температуру; когда воздух сухой, увлажняющее оборудование распыляет мелко; когда влажность превышает норму, система осушения работает эффективно. Точно постоянная температура и влажность подобны «индивидуальной» удобной кровати для углеродного волокна, обеспечивая точность и надежность тестирования характеристик материала и разработки технологических процессов, а также достоверность и обоснованность экспериментальных данных.
Исследования углеродного волокна часто включают такие процессы, как испарение химических реагентов и высокотемпературный пиролиз, которые генерируют вредные отработанные газы и пыль. Хорошая система вентиляции — это «здоровые легкие» лаборатории. Применяется комбинация местной и общей вентиляции: местные вытяжные отверстия устанавливаются над точками использования химических реагентов и над оборудованием для пиролиза для своевременного улавливания загрязненного воздуха; общая вентиляция всего помещения обеспечивает непрерывную замену общего воздуха. Обработка отработанных газов является еще более важным звеном. Для летучих органических соединений (ЛОС), кислых газов и пыли для очистки соответственно выбирается профессиональное оборудование, такое как адсорбция активированным углем, нейтрализация кислот и оснований и удаление пыли в мешках, и газ выпускается после соответствия стандартам, защищая экологическую среду лаборатории и прилегающих к ней территорий.
Исследования углеродного волокна опираются на большое количество прецизионных приборов, таких как сканирующие электронные микроскопы, термогравиметрические анализаторы и машины для испытания на растяжение, которые предъявляют чрезвычайно высокие требования к стабильности и безопасности электропитания. Электрические линии используют кабели с низким дымовыделением, безгалогенные, огнестойкие для снижения риска возгорания; источник бесперебойного питания (ИБП) позволяет мгновенно переключаться в случае прерывания основного питания, предотвращая потерю данных и внезапное отключение приборов. Расположение розеток разумно планируется в соответствии с положениями приборов для одновременного удовлетворения потребностей в электроэнергии нескольких устройств; система заземления строго соответствует стандартам для разряда статического электричества и тока утечки, обеспечивая безопасность персонала и приборов во всех аспектах и обеспечивая бесперебойный ход научно-исследовательских экспериментов.
Процесс исследования углеродного волокна сложен. От предварительной обработки сырья, прядения волокна до испытания характеристик, расположение оборудования и лабораторных скамеек в каждом звене должно быть научным. Следуя принципу «плавного технологического процесса и удобной и эффективной работы», зона предварительной обработки примыкает к зоне хранения сырья, чтобы уменьшить расстояние перемещения материала; достаточно места зарезервировано вокруг прядильного оборудования для облегчения отладки оборудования и намотки волокна; зона тестирования оснащена вибропоглощающими скамьями для размещения высокоточных испытательных приборов и изоляции вибрационных помех. Материалы лабораторных скамеек выбираются из специальных столешниц, устойчивых к коррозии, антистатических и устойчивых к высоким температурам, удовлетворяющих особым потребностям экспериментов с углеродным волокном и помогающих ученым-исследователям посвятить себя исследованиям и ускорить получение результатов.
Исследования углеродного волокна часто связаны с такими рабочими условиями, как высокая температура, высокое давление и токсичные реагенты, и риски безопасности нельзя недооценивать. Лаборатория оснащена рядом средств защиты от пожара, взрыва, отравления и радиации: противопожарные двери и противопожарные стены разделяют противопожарные отсеки; взрывозащищенное электрическое и вентиляционное оборудование используется в легковоспламеняющихся и взрывоопасных зонах; токсичные реагенты хранятся в специальных вытяжных шкафах, предоставляются средства индивидуальной защиты; приборы, связанные с радиацией, соответствуют строгим стандартам экранирования и управления. Регулярное обучение технике безопасности и учения по чрезвычайным ситуациям проводятся для повышения осведомленности ученых-исследователей о безопасности и улучшения их возможностей реагирования на чрезвычайные ситуации, обеспечивая «никогда не возникновение» несчастных случаев в лаборатории.