Дата: 2022-05-28  Източник: Fiber Composites

Решетъчната структура на идеалния графитен кристал принадлежи към хексагоналната кристална система, която е многослойна припокриваща се структура, съставена от въглеродни атоми в шестчленна пръстенна мрежова структура. В шестчленния пръстен въглеродните атоми са под формата на sp 2 хибрид

Основна структура

Решетъчната структура на идеалния графитен кристал принадлежи към хексагоналната кристална система, която е съставена от въглеродни атоми, съставени от шестчленна пръстенна мрежова структура. В шестчленния пръстен въглеродните атоми са sp2 съществува хибридизация. При sp2 хибридизацията има 1 2s електронна и 2 2p електронна хибридизация, образуващи три еквивалентни силни връзки, разстоянието на връзката е 0,1421 nm, средната енергия на връзката е 627 kJ/mol и ъглите на връзката са 120 един към друг.

Останалите чисти 2p орбитали в същата равнина са перпендикулярни на равнината, където са разположени трите o връзки, а N-връзките на въглеродните атоми, които изграждат N-връзката, са успоредни една на друга и се припокриват, за да образуват голяма N -връзка; Нелокализираните електрони върху n-електрона могат да се движат свободно успоредно на равнината, придавайки му проводими свойства. Те могат да абсорбират видимата светлина, правейки графита черен. Силата на Ван дер Ваалс между графитните слоеве е много по-малка от силата на валентната връзка в слоевете. Разстоянието между слоевете е 0,3354 nm, а енергията на връзката е 5,4 kJ/mol. Графитните слоеве са подредени на половината от шестоъгълната симетрия и се повтарят във всеки друг слой, образувайки ABAB..

Структура [4] и давайки й възможност за самосмазване и вътрешна способност на междинния слой, както е показано на фигура 2-5. Въглеродните влакна са микрокристални каменни мастилени материали, получени от органични влакна чрез карбонизация и графитизация.

Микроструктурата на въглеродните влакна е подобна на тази на изкуствения графит, който принадлежи към структурата на поликристалния хаотичен графит. Разликата от графитната структура е в неравномерното преместване и въртене между атомните слоеве (виж Фигура 2-6). Ковалентната връзка от мрежа от шест елемента е свързана в атомния слой на - който е основно успореден на оста на влакното. Следователно обикновено се смята, че въглеродните влакна са съставени от неподредена графитна структура по височината на оста на влакното, което води до много висок аксиален модул на опън. Ламеларната структура на графита има значителна анизотропия, което прави неговите физически свойства също да показват анизотропия.

Свойства и приложения на въглеродните влакна

Въглеродните влакна могат да бъдат разделени на нишки, щапелни влакна и щапелни влакна. Механичните свойства са разделени на общ тип и тип с висока производителност. Общата якост на въглеродните влакна е 1000 MPa, модулът е около 10OGPa. Високоефективните въглеродни влакна са разделени на тип с висока якост (якост 2000MPa, модул 250GPa) и висок модел (модул над 300GPa). Сила, по-голяма от 4000MPa, се нарича също ултра-висока якост; Тези с модул над 450GPa се наричат ​​ултрависоки модели. С развитието на космическата и авиационната индустрия се появиха въглеродни влакна с висока якост и голямо удължение, като удължението им е по-голямо от 2%. Голямото количество е полипропиленово око на основата на PAN въглеродни влакна. Въглеродните влакна имат висока аксиална якост и модул, без пълзене, добра устойчивост на умора, специфична топлина и електрическа проводимост между неметал и метал, малък коефициент на топлинно разширение, добра устойчивост на корозия, ниска плътност на влакната и добра пропускливост на рентгенови лъчи. Въпреки това, неговата устойчивост на удар е лоша и лесна за повреда, окисляването се случва под действието на силна киселина и металната карбонизация, карбуризация и електрохимична корозия се появяват, когато се комбинира с метал. В резултат на това въглеродните влакна трябва да бъдат повърхностно обработени преди употреба.