วัสดุอีพ็อกซี่ G10-CR: ออกแบบมาเฉพาะสำหรับอุปกรณ์และชิ้นส่วนอุตสาหกรรมที่ใช้งานในอุณหภูมิต่ำมาก

วัสดุอีพ็อกซี่ G10-CR: ออกแบบมาเฉพาะสำหรับอุปกรณ์และชิ้นส่วนอุตสาหกรรมที่ใช้งานในอุณหภูมิต่ำมาก

แผ่นลามิเนตไฟเบอร์กลาสอีพ็อกซี่ G10-CR เป็นรูปแบบพิเศษของ G10 มาตรฐาน ที่ออกแบบมาเพื่อการใช้งานในสภาวะอุณหภูมิต่ำอย่างรุนแรง โดยถูกออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่ใกล้ศูนย์องศา จึงเป็นวัสดุที่ขาดไม่ได้ในสาขาขั้นสูง เช่น ซูเปอร์คอนดักติวิตี้ และการสำรวจดวงดาวลึกในอวกาศ

G10-CR ทำให้มีสมรรถนะในการทำงานที่อุณหภูมิต่ำสุดได้อย่างไร

ความสามารถของ G10-CR ในการทนต่ออุณหภูมิได้ต่ำสุดถึง -270°C ซึ่งเข้าใกล้อุณหภูมิสัมบูรณ์ (absolute zero) นั้น มาจากการปรับสูตรเฉพาะ การออกแบบโครงสร้างชั้นประกอบแบบพิเศษ และกระบวนการผลิตที่เหมาะสมกับสภาวะอุณหภูมิต่ำ แนวทางโดยรวมนี้ช่วยแก้ไขปัญหาทั่วไป เช่น ความเปราะ ความเสียรูป และการเสื่อมประสิทธิภาพของวัสดุทั่วไปภายใต้สภาวะเย็นจัด

1. การปรับปรุงระบบเรซินสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิแช่แข็งลึก

ความแตกต่างหลักระหว่างวัสดุ G10-CR กับวัสดุ G10 มาตรฐานอยู่ที่ระบบอีพ็อกซี่ที่ใช้เฉพาะสำหรับอุณหภูมิต่ำ G10-CR ใช้แมทริกซ์เรซินอีพ็อกซี่แข็งที่ถูกกระตุ้นด้วยอะมิโน ซึ่งได้รับการปรับแต่งให้แตกต่างจากเรซิน G10 ทั่วไป ผู้ผลิตได้ออกแบบสูตรเรซินนี้ให้มีโมดูลัสต่ำลงอย่างตั้งใจ เพื่อลดความเปราะของวัสดุในอุณหภูมิต่ำอย่างมีประสิทธิภาพ แม้อุณหภูมิจะลดลงถึงระดับของฮีเลียมเหลว เรซินก็จะแสดงความเปราะเพียงเล็กน้อยและมีเพียงรอยแตกจุลภาค โดยไม่ทำให้โครงสร้างพังทลาย คุณสมบัติทางกลลดลงสูงสุดเพียง 20% ซึ่งดีกว่าวัสดุอีพ็อกซี่ทั่วไปที่ล้มเหลวในสภาพแวดล้อมคริโอเจนิกอย่างชัดเจน นอกจากนี้ เรซินชนิดนี้ยังคงยึดเกาะกับเส้นใยแก้วได้ดีในอุณหภูมิต่ำ ป้องกันการแยกชั้นที่ผิวสัมผัสจากความเย็นจัด และรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างไว้ได้

2. ความเสถียรในอุณหภูมิต่ำของโครงสร้างแผ่นลามิเนตเส้นใยแก้ว

วัสดุคอมโพสิตชนิดนี้จัดอยู่ในกลุ่มแผ่นเรซินอีพ็อกซี่ที่เคลือบด้วยผ้าใยแก้ว ผลิตขึ้นจากการอัดขึ้นรูปด้วยอุณหภูมิสูงและความดันสูงของชั้นใยแก้วที่อัดด้วยเรซินหลายชั้น ซึ่งใยแก้วมีความเสถียรที่อุณหภูมิต่ำโดยธรรมชาติ สามารถรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างและประสิทธิภาพได้โดยไม่เสื่อมสภาพอย่างมีนัยสำคัญแม้ในอุณหภูมิที่ต่ำมาก จึงทำหน้าที่เป็นโครงสร้างหลักที่สำคัญ การจัดเรียงชั้นแบบซ้อนกันช่วยกระจายแรงดึงดูดความร้อนที่เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ ป้องกันการแตกร้าวที่เกิดจากความเครียดสะสม ข้อมูลจากการทดลองแสดงให้เห็นว่าการออกแบบนี้สามารถบรรลุความแข็งแรงต่อแรงเฉือนได้สูงถึง 2.45 เท่าของค่าที่อุณหภูมิห้องที่อุณหภูมิ 77 เคลวิน (ช่วงอุณหภูมิของไนโตรเจนเหลว) ที่น่าประทับใจคือ วัสดุยังคงรักษาระดับความแข็งแรงต่อแรงเฉือนเกือบเต็มที่แม้จะถูกลดอุณหภูมิลงจนถึง 4.2 เคลวิน (ช่วงอุณหภูมิของฮีเลียมเหลว) จึงช่วยชดเชยการสูญเสียประสิทธิภาพเพียงเล็กน้อยที่เกิดจากเรซินที่เปราะตัวลงในอุณหภูมิต่ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ

3. ความนำความร้อนต่ำช่วยลดความเสียหายจากความเครียดทางความร้อนที่อุณหภูมิต่ำ

วัสดุ G10-CR มีค่าการนำความร้อนเพียง 7.0×10^-4 กิโลแคลอรี/วินาที/ตร.ซม. (°C/ซม.) ทำให้เป็นฉนวนความร้อนที่ยอดเยี่ยม ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ คุณสมบัตินี้ช่วยลดการถ่ายเทความร้อนจากแหล่งภายนอกไปยังอุปกรณ์ไครโอเจนิกอย่างมาก ขณะเดียวกันก็ป้องกันการขยายตัวและหดตัวของวัสดุอย่างรุนแรงอันเกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิที่สูงมาก โดยการลดความเสียหายต่อโครงสร้างที่เกิดจากความเครียดทางความร้อน และหลีกเลี่ยงความเสียหายจากการเหนื่อยล้าเนื่องจากรอบการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิซ้ำๆ วัสดุจึงสามารถคงประสิทธิภาพที่มั่นคงไว้ได้ตลอดการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำเป็นเวลานาน

4. ดูดซับความชื้นต่ำ เพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพของโครงสร้างที่อุณหภูมิต่ำ

มันสืบทอดคุณสมบัติการดูดซับความชื้นต่ำของวัสดุซีรีส์ G10 โดยมีอัตราการดูดซับน้ำใน 24 ชั่วโมงเพียงประมาณ 0.11% ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ ความชื้นภายในวัสดุอาจควบแน่นกลายเป็นน้ำแข็งหรือผลึกน้ำแข็งแข็งตัว ทำให้เกิดการขยายตัวของปริมาตร ส่งผลให้โครงสร้างภายในเสียหายและก่อให้เกิดการแตกร้าวและการเสื่อมประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม อัตราการดูดซับน้ำที่ต่ำมากของ G10-CR ช่วยป้องกันความเสียหายภายในจากวงจรการแช่แข็ง-ละลาย หรือในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำและความชื้นสูง ทำให้คงความสมบูรณ์ของโครงสร้างและประสิทธิภาพไว้ได้ในอุณหภูมิต่ำ สิ่งนี้ยังช่วยเพิ่มความสามารถในการปรับตัวเข้ากับสภาวะการทำงานที่มีอุณหภูมิต่ำจัด

วัสดุนี้มีพฤติกรรมอย่างไรเมื่ออยู่ในอุณหภูมิต่ำจัด?

วัสดุแสดงความสามารถในการทนต่ออุณหภูมิได้อย่างยอดเยี่ยม: สามารถทำงานได้อย่างมั่นคงที่อุณหภูมิต่ำสุดถึง -270°C (ใกล้เคียงกับอุณหภูมิของฮีเลียมเหลวที่ 4K) ในขณะเดียวกันก็สามารถทำงานต่อเนื่องได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 140°C ครอบคลุมช่วงอุณหภูมิกว้างขวางตั้งแต่อุณหภูมิเย็นจัดจนถึงอุณหภูมิปานกลางถึงสูง ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าความแข็งแรงเฉือนระหว่างชั้นเพิ่มขึ้นอย่างมากที่ 77K (อุณหภูมิของไนโตรเจนเหลว) โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แม้ในสภาวะเย็นจัดที่ 4K การทดสอบแรงเฉือนยังคงแสดงปรากฏการณ์การรวมตัวของแรงเครียดโดยไม่ทำให้โครงสร้างเสียหาย

คุณสมบัติทางกลมีข้อแลกเปลี่ยน: ในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำมาก โมดูลัสของยังและโมดูลัสการตัดของวัสดุจะเพิ่มขึ้น พร้อมกับความเปราะบางที่เพิ่มขึ้นเล็กน้อย แม้ว่าประสิทธิภาพทางกลอาจลดลงประมาณ 20% แต่การเสื่อมสภาพนี้ยังคงควบคุมได้ — ดีกว่าวัสดุ G10 ทั่วไปที่เปราะแตกที่ -55°C อย่างชัดเจน นอกจากนี้ วัสดุนี้ยังมีค่าการนำความร้อนต่ำพิเศษ (7.0×10^-4 กิโลแคลอรี/(วินาที·ตารางเซนติเมตร·°C)) ซึ่งช่วยลดการถ่ายเทความร้อนในสภาวะเย็นจัดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการฉนวนไฟฟ้าสูง

ไม่มีการเสื่อมสภาพของฉนวน: วัสดุนี้ยังคงรักษาคุณสมบัติทางไฟฟ้าได้ดีเยี่ยมแม้ที่ -270°C โดยพารามิเตอร์สำคัญด้านฉนวน เช่น ความต้านทานการแตกตัวของฉนวน (dielectric strength) และความต้านทานเชิงปริมาตร (volume resistivity) ยังคงมีความเสถียร ป้องกันการเกิดข้อผิดพลาดของฉนวนภายใต้สภาวะเย็นจัด นี่คือเหตุผลหลักที่ทำให้วัสดุนี้ถูกนำไปใช้ในอุปกรณ์ซุปเปอร์คอนดักเตอร์และอิเล็กทรอนิกส์สำหรับการสำรวจอวกาศลึก

การประยุกต์ใช้งานทั่วไปในสภาวะอุณหภูมิต่ำมาก

ในสาขาซูเปอร์คอนดักติวิตี้และพลังงานนิวเคลียร์ วัสดุฉนวนไฟฟ้าและวัสดุรองรับโครงสร้างสำหรับแม่เหล็กซูเปอร์คอนดักเตอร์ในเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันนิวเคลียร์สามารถทนต่ออุณหภูมิที่ต่ำจัดใกล้ระดับของเหลวฮีเลียมภายในเครื่องปฏิกรณ์ ขณะเดียวกันก็ต้องต้านทานความเครียดที่ซับซ้อนเพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพของฉนวนหรือการบิดเบี้ยวของโครงสร้างในส่วนประกอบซูเปอร์คอนดักเตอร์

ในการสำรวจลึกอวกาศ วัสดุต้องสามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรุนแรงในสภาพแวดล้อมของยานอวกาศ ต้องทนต่อทั้งความหนาวเย็นจัดที่ -270°C และอุณหภูมิปานกลางถึงสูงที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ วัสดุดังกล่าวมักใช้สำหรับโครงสร้างรองรับเซ็นเซอร์คริโอเจนิกและบรรจุภัณฑ์ฉนวนของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อให้มั่นใจว่าอุปกรณ์จะทำงานได้อย่างมั่นคงตลอดภารกิจอวกาศ

ในงานวิศวกรรมคริโอเจนิกส์ วัสดุเหล่านี้ถูกใช้ในระบบจัดเก็บและขนส่งก๊าซธรรมชาติเหลว (LNG) สำหรับการผลิตฉนวนท่อ ปะเก็น และชิ้นส่วนปิดผนึก ความมั่นคงของโครงสร้างและค่าการนำความร้อนต่ำในอุณหภูมิสุดขั้วสามารถลดการสูญเสียความเย็นระหว่างการขนส่ง LNG ได้อย่างมีประสิทธิภาพ พร้อมทั้งป้องกันความเสี่ยงจากการแตกร้าวและรั่วซึมของวัสดุอันเนื่องมาจากสภาพอากาศที่หนาวจัด

RDS Composite สามารถจัดหาแผ่นลามิเนตใยแก้วอีพ็อกซี่ G10-CR ที่มีสมรรถนะในการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำมากได้ ผลิตภัณฑ์ของเราได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวดตั้งแต่การจัดหาวัตถุดิบไปจนถึงกระบวนการผลิตทั้งหมด เพื่อให้มั่นใจว่าเป็นไปตามมาตรฐานสากล เราให้คำมั่นสัญญาในการจัดหาผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพเชื่อถือได้และการให้บริการจัดส่งที่ทันเวลา