Дата: 2022-05-28  Крыніца: Fibre Composites

Рашэцістая структура ідэальнага крышталя графіту належыць да шасцікутнай крышталічнай сістэмы, якая ўяўляе сабой шматслаёвую перакрываючуюся структуру, якая складаецца з атамаў вугляроду ў шасцічленнай кальцавой сеткавай структуры. У шасцічленным кольцы атамы вугляроду знаходзяцца ў форме sp 2 гібрыду

Базавая структура

Структура рашоткі ідэальнага крышталя графіту належыць да шасцікутнай крышталічнай сістэмы, якая складаецца з атамаў вугляроду, якія складаюцца з шасцічленнай кальцавой сеткавай структуры. У шасцічленным кольцы, атамы вугляроду з'яўляюцца sp 2 гібрыдызацыі існуе. Пры гібрыдызацыі sp2 існуе гібрыдызацыя 1 2s электрона і 2 2p электрона, якія ўтвараюць тры эквівалентныя трывалыя сувязі, адлегласць сувязі складае 0,1421 нм, сярэдняя энергія сувязі складае 627 кДж/моль, а вуглы сувязі роўныя адзін аднаму 120.

Астатнія чыстыя 2p-арбіталі ў адной плоскасці перпендыкулярныя плоскасці, дзе размешчаны тры аб-сувязі, а N-сувязі атамаў вугляроду, якія складаюць N-сувязь, паралельныя адна адной і перакрываюцца, утвараючы вялікую N -аблігацыя; Нелакалізаваныя электроны на n-электроне могуць свабодна рухацца паралельна плоскасці, надаючы яму ўласцівасці праводзіць. Яны могуць паглынаць бачнае святло, робячы графіт чорным. Сіла Ван-дэр-Ваальса паміж пластамі графіту значна меншая за сілу валентнай сувязі ўнутры слаёў. Адлегласць паміж пластамі складае 0,3354 нм, а энергія сувязі складае 5,4 кДж/моль. Пласты графіту размешчаны ў шахматным парадку на палову шасцікутнай сіметрыі і паўтараюцца ў кожным другім пласце, утвараючы ABAB..

Структура [4] і надзяленне яе здольнасцю да самазмазкі і ўнутраным праслойкам, як паказана на малюнку 2-5. Вугляроднае валакно - гэта мікракрышталічны каменна-чарнільны матэрыял, які атрымліваецца з арганічнага валакна шляхам карбанізацыі і графітызацыі.

Мікраструктура вугляроднага валакна падобная на структуру штучнага графіту, які належыць да структуры полікрышталічнага хаатычнага графіту. Адрозненне ад графітавай структуры заключаецца ў нерэгулярным перамяшчэнні і кручэнні паміж атамнымі пластамі (гл. малюнак 2-6). Шасціэлементная сеткавая кавалентная сувязь звязана ў атамным пласце - які ў асноўным паралельны восі валакна. Такім чынам, звычайна лічыцца, што вугляроднае валакно складаецца з неўпарадкаванай структуры графіту па вышыні восі валакна, што прыводзіць да вельмі высокага восевага модуля расцяжэння. Пласціністая структура графіту мае значную анізатрапію, што робіць яго фізічныя ўласцівасці таксама дэманструюць анізатрапію.

Уласцівасці і прымяненне вугляроднага валакна

Вугляроднае валакно можна падзяліць на ніткі, штапельнае валакно і штапельнае валакно. Механічныя ўласцівасці дзеляцца на агульны тып і высокапрадукцыйны тып. Агульная трываласць вугляроднага валакна складае 1000 Мпа, модуль каля 10OGPa. Высокапрадукцыйнае вугляроднае валакно дзеліцца на тып высокай трываласці (трываласць 2000 МПа, модуль пругкасці 250 ГПа) і высокую мадэль (модуль вышэй 300 ГПа). Трываласць больш за 4000 МПа таксама называецца тыпам звышвысокай трываласці; Мадэлі з модулем больш за 450 ГПа называюцца звышвысокімі мадэлямі. З развіццём аэракасмічнай і авіяцыйнай прамысловасці з'явілася высокатрывалае вугляроднае валакно з вялікім падаўжэннем, якое перавышае 2%. Вялікая колькасць поліпрапіленавага вока PAN на аснове вугляроднага валакна. Вугляроднае валакно мае высокую восевую трываласць і модуль, адсутнасць паўзучасці, добрую ўстойлівасць да стомленасці, удзельную цеплаправоднасць і электраправоднасць паміж неметалам і металам, малы каэфіцыент цеплавога пашырэння, добрую каразійную ўстойлівасць, нізкую шчыльнасць валакна і добрую прапускальнасць рэнтгенаўскіх прамянёў. Аднак яго ўдаратрываласць нізкая і лёгка пашкодзіць, акісленне адбываецца пад дзеяннем моцнай кіслаты, а карбанізацыя металу, науглероживание і электрахімічная карозія адбываюцца пры спалучэнні з металам. У выніку вугляроднае валакно павінна быць апрацавана паверхняй перад выкарыстаннем.