ቀን፡2022-05-28  ምንጭ፡ የፋይበር ጥንቅሮች

የጥሩ ግራፋይት ክሪስታል ጥልፍልፍ መዋቅር ባለ ስድስት ጎን ክሪስታል ሲስተም ነው፣ ባለ ብዙ ሽፋን ተደራራቢ መዋቅር ባለ ስድስት አባላት ባለው የቀለበት አውታር መዋቅር ውስጥ ከካርቦን አቶሞች የተዋቀረ ነው። ባለ ስድስት አባል ቀለበት ውስጥ የካርቦን አተሞች በ sp 2 hybrid መልክ ናቸው

መሰረታዊ መዋቅር

የ ሃሳባዊ ግራፋይት ክሪስታል ጥልፍልፍ መዋቅር ባለ ስድስት ጎን ቀለበት አውታረ መረብ መዋቅር ያቀፈ የካርቦን አቶሞች የተዋቀረ ነው ያለውን ባለ ስድስት ጎን ክሪስታል ሥርዓት, ንብረት ነው. ባለ ስድስት አባል ቀለበት ውስጥ፣ የካርቦን አቶሞች sp 2 hybridization አለ። በ sp2 ማዳቀል ውስጥ፣ 1 2s ኤሌክትሮን እና 2 2p ኤሌክትሮን ማዳቀል፣ ሶስት ተመጣጣኝ o ጠንካራ ቦንዶችን በመፍጠር፣ የማስያዣው ርቀት 0.1421nm ነው፣ አማካኝ የማስያዣ ሃይል 627kJ/mol እና የቦንድ ማዕዘኖች 120 እርስ በእርስ ናቸው።

በተመሳሳይ አውሮፕላን ውስጥ ያሉት የቀሩት ንፁህ 2p ምህዋሮች ሦስቱ o ቦንዶች በሚገኙበት አውሮፕላኑ ላይ ቀጥ ያሉ ናቸው፣ እና N-bond የሚሠሩት የካርቦን አተሞች N-bonds እርስ በርስ ትይዩ ናቸው እና ተደራርበው ትልቅ ኤን ይፈጥራሉ። - ቦንድ; በ n ኤሌክትሮን ላይ ያሉ አካባቢያዊ ያልሆኑ ኤሌክትሮኖች ከአውሮፕላኑ ጋር በነፃነት ሊንቀሳቀሱ ይችላሉ, ይህም የመተላለፊያ ባህሪያትን ይሰጡታል. ግራፋይት ጥቁር በማድረግ የሚታይ ብርሃንን ሊስቡ ይችላሉ. በግራፋይት ንብርብሮች መካከል ያለው የቫን ደር ዋል ኃይል በንብርብሮች ውስጥ ካለው የቫሌንስ ቦንድ ኃይል በጣም ያነሰ ነው። በንብርብሮች መካከል ያለው ክፍተት 0.3354nm ነው, እና የማስያዣ ኃይል 5.4kJ/mol ነው. የግራፋይት ንጣፎች በግማሽ ባለ ስድስት ጎን ሲሜትሪ ተደረደሩ እና በሌላው ንብርብር ሁሉ ይደጋገማሉ፣ ABAB ይፈጥራሉ።

መዋቅር [4]፣ እና በስእል 2-5 ላይ እንደሚታየው በራስ የመቀባት እና የመጠላለፍ ውስጣዊ ችሎታ በመስጠት። የካርቦን ፋይበር ከኦርጋኒክ ፋይበር በካርቦንዳይዜሽን እና በግራፊቲዜሽን የተገኘ ማይክሮክሪስታሊን የድንጋይ-ቀለም ቁሳቁስ ነው።

የካርቦን ፋይበር ማይክሮስትራክሽን ከ polycrystalline chaotic graphite መዋቅር አካል የሆነው አርቲፊሻል ግራፋይት ጋር ተመሳሳይ ነው። ከግራፋይት አወቃቀሩ የሚለየው በአቶሚክ ንብርብሮች መካከል ባለው መደበኛ ያልሆነ ትርጉም እና ሽክርክሪት ውስጥ ነው (ምስል 2-6 ይመልከቱ)። ስድስት-ኤለመንት መረብ covalent ቦንድ በአቶሚክ ንብርብር ውስጥ የታሰረ ነው - ይህም በመሠረቱ ፋይበር ዘንግ ጋር ትይዩ ነው. ስለዚህ, በአጠቃላይ የካርቦን ፋይበር በፋይበር ዘንግ ቁመት ላይ የተዘበራረቀ የግራፋይት መዋቅር እንዳለው ይታመናል, በዚህም ምክንያት በጣም ከፍተኛ የሆነ የአክሲል መጎተት ሞጁሎች. የግራፋይት ላሜራ አወቃቀሩ ጉልህ የሆነ አኒሶትሮፒ (anisotropy) አለው፣ ይህም አካላዊ ባህሪያቱ አንሶትሮፒን እንዲያሳዩ ያደርጋል።

የካርቦን ፋይበር ባህሪያት እና አፕሊኬሽኖች

የካርቦን ፋይበር ወደ ክር ፣ ስቴፕል ፋይበር እና ዋና ፋይበር ሊከፋፈል ይችላል። የሜካኒካል ባህሪያት በአጠቃላይ ዓይነት እና ከፍተኛ አፈፃፀም ዓይነት ይከፈላሉ. የአጠቃላይ የካርቦን ፋይበር ጥንካሬ 1000 MPa ነው, ሞጁሉ ወደ 10OGPa ነው. ከፍተኛ አፈጻጸም ያለው የካርቦን ፋይበር ወደ ከፍተኛ ጥንካሬ አይነት (ጥንካሬ 2000MPa, ሞጁል 250GPa) እና ከፍተኛ ሞዴል (ሞዱል ከ 300GPa በላይ) ይከፈላል. ከ 4000MPa በላይ ያለው ጥንካሬ እጅግ በጣም ከፍተኛ ጥንካሬ አይነት ተብሎም ይጠራል; ከ450ጂፒኤ በላይ የሆነ ሞጁል ያላቸው እጅግ በጣም ከፍተኛ ሞዴሎች ይባላሉ። በኤሮስፔስ እና በአቪዬሽን ኢንዱስትሪ ልማት ፣ ከፍተኛ ጥንካሬ እና ከፍተኛ የመለጠጥ የካርቦን ፋይበር ታየ ፣ እና ርዝመቱ ከ 2% በላይ ነው። ከፍተኛው መጠን በ polypropylene ዓይን PAN ላይ የተመሰረተ የካርቦን ፋይበር ነው. የካርቦን ፋይበር ከፍተኛ የአክሲያል ጥንካሬ እና ሞጁል፣ ምንም አይነት ክሪፕት የለውም፣ ጥሩ የድካም መቋቋም፣ የተወሰነ ሙቀት እና ኤሌክትሪካዊ እንቅስቃሴ በብረት እና በብረታ ብረት መካከል፣ አነስተኛ የሙቀት መስፋፋት መጠን፣ ጥሩ የዝገት መቋቋም፣ ዝቅተኛ የፋይበር ጥግግት እና ጥሩ የኤክስሬይ ስርጭት። ሆኖም ግን, የእሱ ተፅእኖ መቋቋም ደካማ እና በቀላሉ ሊጎዳ የሚችል ነው, ኦክሳይድ በጠንካራ አሲድ አሠራር ስር ይከሰታል, እና የብረት ካርቦናይዜሽን, ካርቦራይዜሽን እና ኤሌክትሮኬሚካላዊ ዝገት ከብረት ጋር ሲጣመር ይከሰታል. በውጤቱም, የካርቦን ፋይበር ከመጠቀምዎ በፊት ወለል ላይ መታከም አለበት.