Name: experimental implementation of a new composite fabrication method: exposing bare fibers on the composite surface by the soft layer method
Uploaded: 2017-10-06T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Experimental Implementation of a New Composite Fabrication Method: Exposing Bare Fibers on the Composite Surface by the Soft Layer Method at JoVE.com

أيد هذا البحث محور KAIST بحوث تغير المناخ (منح رقم N11160012)، "يؤدي الخارجية معهد التوظيف برنامج البحوث" من خلال "المؤسسة الوطنية للبحوث في كوريا" الممولة من وزارة العلوم وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات وتخطيط المستقبل (منحة رقم 2011-0030065)، "تؤدي البشرية مورد البرنامج التدريبي" من الصناعة الجدد الإقليمية عبر الوطنية بحوث مؤسسة من كوريا (جبهة الخلاص الوطني) تمول وزارة العلوم وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات و "تخطيط المستقبل" (منحة لا. NRF-2016H1D5A1910603). هي موضع تقدير دعمهم.

1. "إعداد مواد" <ol><li>إعداد المواد المركبة ملاحظة: تنبيه، يرجى استشارة صحائف بيانات السلامة المادية ذات الصلة (MSDS) قبل الاستخدام. العديد من المواد الكيميائية المستخدمة في هذه الأساليب قد تكون سامة ومسببة للسرطان. المواد النانوية قد مخاطر إضافية مقارنة بنظيراتها الأكبر. الرجاء ?...

<ol>
	<li>Hwang, I. U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bipolar+plate+made+of+carbon+fiber+epoxy+composite+for+polymer+electrolyte+membrane+fuel+cells.">Bipolar plate made of carbon fiber epoxy composite for polymer electrolyte membrane fuel cells.</a> J Power Sources. 184 (1), 90-94 (2008).</li><li>Avasarala, B., Haldar, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+surface+roughness+of+composite+bipolar+plates+on+the+contact+resistance+of+a+proton+exchange+membrane+fuel+cell.">Effect of surface roughness of composite bipolar plates on the contact resistance of a proton exchange membrane fuel cell.</a> J Power Sources. 188 (1), 225-229 (2009).</li><li>Yu, H. N., Lim, J. W., Kim, M. K., Lee, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasma+treatment+of+the+carbon+fiber+bipolar+plate+for+PEM+fuel+cell.">Plasma treatment of the carbon fiber bipolar plate for PEM fuel cell.</a> Compos Struct. 94 (5), 1911-1918 (2012).</li><li>Lim, J. W., Lee, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+composite-metal+hybrid+bipolar+plates+for+PEM+fuel+cells.">Development of composite-metal hybrid bipolar plates for PEM fuel cells.</a> Int J Hydrogen Energy. 37 (17), (2012).</li><li>Kim, B. G., Lee, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electromagnetic-carbon+surface+treatment+of+composite+bipolar+plate+for+high-efficiency+polymer+electrolyte+membrane+fuel+cells.">Electromagnetic-carbon surface treatment of composite bipolar plate for high-efficiency polymer electrolyte membrane fuel cells.</a> J Power Sources. 195 (6), 1577-1582 (2010).</li><li>Kim, B. G., Lim, J. W., Lee, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+single-type+aluminum/composite+hybrid+bipolar+plate+with+surface+modification+for+high+efficiency+PEMFC.">A single-type aluminum/composite hybrid bipolar plate with surface modification for high efficiency PEMFC.</a> Int J Hydrogen Energy. 36 (4), 3087-3095 (2011).</li><li>Yu, H. N., Lim, J. W., Suh, J. D., Lee, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+graphite-coated+carbon+fiber+epoxy+composite+bipolar+plate+for+polymer+electrolyte+membrane+fuel+cell.">A graphite-coated carbon fiber epoxy composite bipolar plate for polymer electrolyte membrane fuel cell.</a> J Power Sources. 196 (23), 9868-9875 (2011).</li><li>Kim, K. H., Kim, B. G., Lee, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+carbon+composite+bipolar+plate+(BP)+for+vanadium+redox+flow+battery+(VRFB).">Development of carbon composite bipolar plate (BP) for vanadium redox flow battery (VRFB).</a> Compos Struct. 109, 253-259 (2014).</li><li>Lee, D., Lim, J. W., Nam, S., Choi, I., Lee, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gasket-integrated+carbon/silicone+elastomer+composite+bipolar+plate+for+high-temperature+PEMFC.">Gasket-integrated carbon/silicone elastomer composite bipolar plate for high-temperature PEMFC.</a> Compos Struct. 128, 284-290 (2015).</li><li>Lee, D., Lee, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electro-mechanical+properties+of+the+carbon+fabric+composites+with+fibers+exposed+on+the+surface.">Electro-mechanical properties of the carbon fabric composites with fibers exposed on the surface.</a> Compos Struct. 140, 77-83 (2016).</li><li>Lee, D., Lim, J. W., Nam, S., Choi, I., Lee, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+for+exposing+carbon+fibers+on+composite+bipolar+plates.">Method for exposing carbon fibers on composite bipolar plates.</a> Compos Struct. 134, 1-9 (2015).</li><li>Lee, D., Lee, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+composite+bipolar+plate+for+high-temperature+proton+exchange+membrane+fuel+cells+(HT-PEMFCs).">Carbon composite bipolar plate for high-temperature proton exchange membrane fuel cells (HT-PEMFCs).</a> J Power Sources. 327, 119-126 (2016).</li><li>Lee, D., Choe, J., Nam, S., Lim, J. W., Choi, I., Lee, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+non-woven+carbon+felt+composite+bipolar+plates+using+the+soft+layer+method.">Development of non-woven carbon felt composite bipolar plates using the soft layer method.</a> Compos struct. 160, 976-982 (2016).</li><li>Lee, D., Lim, J. W., Lee, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cathode/anode+integrated+composite+bipolar+plate+for+high-temperature+PEMFC.">Cathode/anode integrated composite bipolar plate for high-temperature PEMFC.</a> Compos Struct. 167, 144-151 (2017).</li><li>Lee, D., Oh, Y., Nam, S., Choe, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adhesion+Characteristics+of+Fiber-exposed+Glass+Composites.">Adhesion Characteristics of Fiber-exposed Glass Composites.</a> Compos Struct. 165, 9-14 (2017).</li></ol>

طريقة طبقة لينة يوفر مزايا هامة بالمقارنة مع الأساليب التقليدية، ومع انخفاض تكلفة تصنيع. الأنواع الثلاثة للمركبة المصنوعة بواسطة الأسلوب طبقة لينة إظهار خصائص فريدة من نوعها من حيث الخصائص الكهربائية، الخواص الميكانيكية، والغاز نفاذية وخصائص التصاق.
واستخدمت لقياس الخا?...

لوحة القطبين عنصرا رئيسيا متعدد الوظائف لنظم تحويل الطاقة ونظم تخزين الطاقة مثل خلايا الوقود والبطاريات. الاحتياجات الوظيفية الرئيسية للوحة القطبين كما يلي: الموصلية الكهربائية عالية في الاتجاه من خلال سمك الحد المقاومها الخسارة، وارتفاع الخواص الميكانيكية الصمود أمام التأثيرات الخارجية، ضغط انضغاط عالية وعالية الإنتاجية للإنتاج بالجملة.
مقارنة بالجرافيت والمعادن التي اعتمدت تقليديا كمواد للوحة القطبين، المواد المركبة من ألياف الكربون/الإيبوكسي لها قوة محددة أعلى وصلابة، مما يشير إلى أنه يمكن تخفيض وزن النظام إلى حد كبير من استبدال المواد التقليدية بين القطبين لوحة المركبة1. ومع ذلك، قد مركبات الكربون/الإيبوكسي التقليدية الموصلية الكهربائية الفقيرة في الاتجاه من خلال سمك، مما ينتج عنه مقاومة محددة مساحية كبيرة (ASR)، بسبب الطبقة الغنية الراتنج التي تتشكل على سطح مركب. الطبقة الغنية راتنج العازلة يمنع الاتصال المباشر بين ألياف الكربون موصل والمكونات المجاورة، مثل آخر لوحة القطبين، طبقة نشر الغاز (GDL)، والكربون ورأى قطب كهربائي (CFE).
وأجريت العديد من الدراسات لحل العصر عالية بسبب الطبقة الغنية الراتنج. وكان النهج الأول أساليب المعالجة السطحية لإزالة الطبقة الغنية الراتنج بشكل انتقائي. على سبيل المثال، تمت محاولة الكشط الميكانيكية لإزالة الراتنج على السطح2. ومع ذلك، ألياف الكربون أيضا بأضرار، مما أدى العصر فقراء. بلازما العلاج3،4 والميكروويف العلاج أساليب5،6 وضعت أيضا لتجنب إتلاف الألياف، بل أنها أدت إلى انخفاض الإنتاجية، والتوحيد. ويشمل النهج الثاني، طرق طلاء طبقة موصلة، الجرافيت الموسعة طلاء7،8. هذا الأسلوب بنجاح تخفيض في العصر ويعتبر أسلوب قياسي لتصنيع صفيحة القطب مركب. ومع ذلك، أنه مكلف والقضايا المتانة، وتنسل الأطراف نظراً لقوة ميكانيكية منخفضة.
ويتجلى في هذه الدراسة، "الأسلوب طبقة لينة"، رواية تصنيع الأسلوب الذي يمكن أن يعرض ألياف الكربون على سطح مركب لوحة القطبين،. والغرض الرئيسي من هذا الأسلوب الحصول على ASR منخفضة بتكلفة تصنيع منخفضة. ويعتمد أسلوب طبقة لينة طبقة رقيقة لينة مثل فيلم بوليمر إصدار بين ضغط العفن وصفيحة القطب. بعد علاج العفن ضغط وفصل طبقة لينة، يعرض لوحة القطبين ملفقة ألياف الكربون مكشوف على السطح دون أي علاج بعد السطحية. هذا الأسلوب ليس فقط انخفض العصر ولكن أيضا إلى حد كبير زيادة الخواص الميكانيكية وحل قضية الغاز نفاذية. ويمكن تطبيق هذا الأسلوب لأغراض أخرى كثيرة: تطوير صفيحة موصلة كهربائياً، وتصنيع مركب رقيقة، وتلفيق مادة لاصقة المشتركة دون المعالجة السطحية.

<table width="891">
	<tbody>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl63" height="21" style="width:223pt;height:15.75pt" width="297">Unidirectional carbon/epoxy prepreg</td>
			<td class="xl63" style="width:72pt" width="96">SK Chemicals</td>
			<td class="xl63" style="width:110pt" width="146">USN020</td>
			<td class="xl66" style="width:264pt" width="352">Used to fabricate unidirectional carbon composite</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl63" height="21" style="width:223pt;height:15.75pt" width="297">Plain weave carbon fabric/epoxy prepreg</td>
			<td class="xl63" style="width:72pt" width="96">SK Chemicals</td>
			<td class="xl63" style="width:110pt" width="146">WSN 1k</td>
			<td class="xl66">Used to fabricate fabric carbon composite</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl63" height="21" style="width:223pt;height:15.75pt" width="297">Plain weave carbon fabric</td>
			<td class="xl63" style="width:72pt" width="96">SK Chemicals</td>
			<td class="xl63" style="width:110pt" width="146">C-112</td>
			<td class="xl66">Used to fabricate fabric carbon composite</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl63" height="21" style="width:223pt;height:15.75pt" width="297">Non-woven carbon felt</td>
			<td class="xl63" style="width:72pt" width="96">Newell</td>
			<td class="xl63" style="width:110pt" width="146">Graphite felt 3 mm</td>
			<td class="xl66">Used to fabricated felt carbon composite</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl63" height="21" style="width:223pt;height:15.75pt" width="297">Film type epoxy resin</td>
			<td class="xl63" style="width:72pt" width="96">SK Chemicals</td>
			<td class="xl63" style="width:110pt" width="146">K51</td>
			<td class="xl66">Used as a matrix of the composite</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl63" height="21" style="width:223pt;height:15.75pt" width="297">Acetone 99.5%</td>
			<td class="xl63" style="width:72pt" width="96">Samchun</td>
			<td class="xl63" style="width:110pt" width="146">67-64-1</td>
			<td class="xl66">Used to cleanse the carbon fiber and the soft layers</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl63" height="21" style="width:223pt;height:15.75pt" width="297">Mold release</td>
			<td class="xl63" style="width:72pt" width="96">ShinEtsu</td>
			<td class="xl63" style="width:110pt" width="146">KF-96</td>
			<td class="xl66">Used to coat the mold</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl63" height="21" style="width:223pt;height:15.75pt" width="297">Release film</td>
			<td class="xl63" style="width:72pt" width="96">Airtech</td>
			<td class="xl63" style="width:110pt" width="146">A4000V</td>
			<td class="xl66">Used as a soft layer</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl63" height="21" style="width:223pt;height:15.75pt" width="297">Compression mold</td>
			<td class="xl63" style="width:72pt" width="96">N/A</td>
			<td class="xl63" style="width:110pt" width="146">N/A</td>
			<td class="xl66">Machined in lab. Material: NAK80</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl63" height="21" style="width:223pt;height:15.75pt" width="297">Hot press</td>
			<td class="xl63" style="width:72pt" width="96">Hydrotek 100</td>
			<td class="xl63" style="width:110pt" width="146">N/A</td>
			<td class="xl66">Used to apply pressure and heat</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl63" height="21" style="width:223pt;height:15.75pt" width="297">Scanning electron microscope</td>
			<td class="xl63" style="width:72pt" width="96">FEI Compnay</td>
			<td class="xl63" style="width:110pt" width="146">Magellan 400</td>
			<td class="xl66">Used to investigate the surface of the composite</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

experimental implementation of a new composite fabrication method: exposing bare fibers on the composite surface by the soft layer method

لوحة القطبين عنصر رئيسي في خلايا وقود غشاء تبادل البروتون (بيمفكس) وبطاريات تدفق الأكسدة الفاناديوم (فرفبس). هو مكون متعدد الوظائف ينبغي أن الموصلية الكهربائية العالية وخصائص ميكانيكية عالية وإنتاجية عالية.
وفي هذا الصدد، يمكن أن يكون مركب ألياف الكربون/الإيبوكسي راتنج مادة مثالية لاستبدال لوحة القطبين الجرافيت التقليدية، الذي غالباً ما يؤدي إلى فشل ذريع للنظام بأكمله بسبب هشاشة الملازمة لها. على الرغم من أن له خصائص ميكانيكية عالية مركب الكربون/الإيبوكسي وهي سهلة التصنيع، الموصلية الكهربائية في الاتجاه من خلال سمك ضعيف بسبب الطبقة الغنية الراتنج التي تشكل على سطحه. ولذلك، اعتمد طلاء جرافيت موسعة لحل قضية الموصلية الكهربائية. ومع ذلك، طلاء الجرافيت موسعة ليس فقط يزيد من تكاليف التصنيع لكن له خصائص ميكانيكية الفقيرة أيضا.
ويتجلى في هذه الدراسة، طريقة لكشف الألياف على سطح مركب. وهناك حاليا العديد من الأساليب التي يمكن أن تعرض الألياف بالمعالجة السطحية بعد تلفيق المركب. هذه الطريقة الجديدة، ومع ذلك، لا يتطلب المعالجة السطحية للألياف تتعرض أثناء تصنيع المركب. طريق فضح العارية من ألياف الكربون على السطح، زيادة الموصلية الكهربائية والقوة الميكانيكية للمركب جذريا.

ولوحظت العينات ملفقة باستخدام المسح الضوئي المجهر الإلكتروني (SEM) (الشكل 1). نظراً لأن الطبقة الغنية الراتنج الذي يغطي الجزء العلوي من الألياف إلا عدد قليل ميكرومتر سميكة، صورة مجهرية ضوئية لاحظ في الجزء العلوي من العينة ليس مناسباً. صورة وزارة شؤون المرأة...

Watch this Scientific Journal Video about Experimental Implementation of a New Composite Fabrication Method: Exposing Bare Fibers on the Composite Surface by the Soft Layer Method at JoVE.com

Experimental Implementation of a New Composite Fabrication Method: Exposing Bare Fibers on the Composite Surface by the Soft Layer Method

ويرد بروتوكول لفضح ألياف عارية على سطح المركبة عن طريق القضاء على المنطقة الغنية الراتنج. ويتعرض الألياف أثناء تصنيع المواد المركبة، ليس بوظيفة المعالجة السطحية. معرض المركبة يتعرض الكربون الموصلية الكهربائية عالية في الاتجاه من خلال سمك والخصائص الميكانيكية عالية.

التنفيذ التجريبي لأسلوب تصنيع مركب جديد: تعريض الألياف العارية على سطح مركب بواسطة الأسلوب طبقة لينة

The bipolar plate is a key component in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and vanadium redox flow batteries (VRFBs). It is a multi-functional ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Fabrication and Characterization of Disordered Polymer Optical Fibers for Transverse Anderson Localization of Light

تصنيع وتوصيف المختلين بوليمر ألياف البصرية لعرضية أندرسون توطين الضوء

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. The developed ...

Emission Spectroscopic Boundary Layer Investigation during Ablative Material Testing in Plasmatron

الانبعاثات الطيفية الحدود التحقيق طبقة خلال صيغة الجر اختبار المواد في Plasmatron

Ablative Thermal Protection Systems (TPS) allowed the first humans to safely return to Earth from the moon and are still considered as the only solution ...

Testing of Nanoparticle Release from a Composite Containing Nanomaterial Using a Chamber System

اختبار الجسيمات النانوية بيان من المجمع يحتوي على المواد متناهية الصغر باستخدام نظام الغرفة

With the rapid development of nanotechnology as one of the most important technologies in the 21st century, interest in the safety of consumer products ...

Strain Sensing Based on Multiscale Composite Materials Reinforced with Graphene Nanoplatelets

سلالة الاستشعار استنادا متعددة النطاقات المواد المركبة مسلح مع الجرافين Nanoplatelets

The electrical response of NH2-functionalized graphene nanoplatelets composite materials under strain was studied. Two different manufacturing methods are ...

A Fabrication and Measurement Method for a Flexible Ferroelectric Element Based on Van Der Waals Heteroepitaxy

تلفيق وطريقة قياس عنصر Ferroelectric مرنة تستند إلى هيتيرويبيتاكسي فإن دير فالس

Flexible non-volatile memories have received much attention as they are applicable for portable smart electronic device in the future, relying on ...

Magnet Assisted Composite Manufacturing: A Flexible New Technique for Achieving High Consolidation Pressure in Vacuum Bag/Lay-Up Processes

ساعد المغناطيس تصنيع مركب: مرونة تقنية جديدة لتحقيق توحيد ارتفاع الضغط في العمليات فراغ كيس/ﻷي متابعة

This work demonstrates a protocol to improve the quality of composite laminates fabricated by wet lay-up vacuum bag processes using the recently developed ...

Operation of the Collaborative Composite Manufacturing (CCM) System

Operation of the Collaborative Composite Manufacturing CCM System

تشغيل نظام التصنيع المركب التعاوني (CCM)

The automated tape placement and the automated fiber placement (AFP) machines provide a safer working environment and reduce the labor intensity of ...

Fabrication of Surface Acoustic Wave Devices on Lithium Niobate

تصنيع أجهزة الموجة الصوتية السطحية على Niobate الليثيوم

Manipulation of fluids and particles by acoustic actuation at small scale is aiding the rapid growth of lab-on-a-chip applications. Megahertz-order ...

Solution Blow Spinning of Polymeric Nano-Composite Fibers for Personal Protective Equipment

حل ضربة الغزل من الألياف البوليمرية نانو مركب لمعدات الحماية الشخصية

Light-weight, protective armor systems typically consist of high modulus (&#62;109 MPa) and high-strength polymeric fibers held in place with an elastic ...

Microfluidic Channel-Based Soft Electrodes for Capacitive Pressure Sensing

Microfluidic Channel-Based Soft Electrodes and Their Application in Capacitive Pressure Sensing

Microfluidic Channel-Based Soft Electrodes and Their Application in Capacitive Pressure Sensing (Video) | JoVE 

الأقطاب الكهربائية اللينة القائمة على قناة الموائع الدقيقة وتطبيقاتها في استشعار الضغط السعوي

Flexible and stretchable electrodes are essential components in soft artificial sensory systems. Despite recent advances in flexible electronics, most ...