Dato :2022-05-28  Fonto: Fiber Composites

La krada strukturo de la ideala grafita kristalo apartenas al la sesangula kristala sistemo, kiu estas plurtavola interkovranta strukturo kunmetita de karbonatomoj en ses-membra ringa retostrukturo. En la ses-membra ringo, la karbonatomoj estas en la formo de sp 2 hibrido

Baza strukturo

La krada strukturo de la ideala grafita kristalo apartenas al la sesangula kristala sistemo, kiu estas kunmetita de karbonatomoj kunmetitaj de ses-membra ringa retostrukturo. En la ringo de ses membroj, la atomoj de karbono estas sp 2 hibridiĝo ekzistas. En sp2 hibridiĝo, estas 1 2s elektrona kaj 2 2p elektrona hibridiĝo, formante tri ekvivalentajn o fortajn ligojn, la ligodistanco estas 0.1421nm, la meza liga energio estas 627kJ/mol kaj la ligo-anguloj estas 120 unu la alian.

La ceteraj puraj 2p-orbitaloj en la sama ebeno estas perpendikularaj al la ebeno kie troviĝas la tri o-ligoj, kaj la N-ligoj de la karbonatomoj kiuj konsistigas la N-ligon estas paralelaj unu al la alia kaj interkovras por formi grandan N. -ligo; La ne-lokigitaj elektronoj sur la n elektrono povas moviĝi libere paralele al la aviadilo, donante al ĝi konduktajn trajtojn. Ili povas sorbi videblan lumon, igante grafiton nigra. La kamioneto der Waals-forto inter la grafittavoloj estas multe malpli ol la valentliga forto ene de la tavoloj. La interspaco inter la tavoloj estas 0.3354nm, kaj la liga energio estas 5.4kJ/mol. La grafitaj tavoloj estas ŝanceligitaj per duono de la sesangula simetrio kaj ripetitaj en ĉiu alia tavolo, formante ABAB.

Strukturo [4], kaj dotante ĝin per mem-lubrikado kaj intertavola interna kapablo, kiel montrite en Figuro 2-5. Karbonfibro estas mikrokristala ŝtoninka materialo akirita de organika fibro per karboniĝo kaj grafitiĝo.

La mikrostrukturo de karbonfibro estas simila al tiu de artefarita grafito, kiu apartenas al la strukturo de polikristala kaosa grafito. La diferenco de la grafita strukturo kuŝas en la neregula translacio kaj rotacio inter la atomaj tavoloj (vidu Figuro 2-6). La ses-elementa reto kovalenta ligo estas ligita en la atomtavolo de - kiu estas baze paralela al la fibrakso. Tial, estas ĝenerale kredite ke karbonfibro estas kunmetita de malorda grafita strukturo laŭ la alteco de la fibrakso, rezultigante tre altan aksan tirstreĉan modulon. La lamena strukturo de grafito havas signifan anizotropion, kio igas ĝiajn fizikajn trajtojn ankaŭ montri anizotropion.

Propraĵoj kaj aplikoj de karbonfibro

Karbonfibro povas esti dividita en filamenton, bazfibro, kaj bazfibro. La mekanikaj propraĵoj estas dividitaj en la ĝeneralan tipon kaj alt-efikecan tipon. La Ĝenerala karbonfibra forto estas 1000 MPa, la modulo estas ĉirkaŭ 10OGPa. Alt-efikeca karbonfibro estas dividita en alta fortika tipo (forto 2000MPa, modulo 250GPa) kaj alta modelo (modulo super 300GPa). Forto pli granda ol 4000MPa ankaŭ estas nomita ultra-alta forto tipo; Tiuj kun modulo pli granda ol 450GPa estas nomitaj ultra-altaj modeloj. Kun la disvolviĝo de la aerospaca kaj aviada industrio, aperis alta forto kaj alta plilongiga karbonfibro, kaj ĝia plilongiĝo estas pli granda ol 2%. La granda kvanto estas polipropilena okulo PAN-bazita karbonfibro. Karbonfibro havas altan aksan forton kaj modulon, neniun rampon, bonan lacecreziston, specifan varmecon kaj elektran konduktivecon inter ne-metalo kaj metalo, malgrandan koeficienton de termika ekspansio, bonan korodan reziston, malaltan fibron-densecon kaj bonan rentgenan transdonon. Tamen, ĝia efiko-rezisto estas malbona kaj facile difektebla, oksigenado okazas sub la ago de forta acido, kaj metala karboniĝo, karburigo kaj elektrokemia korodo okazas kiam ĝi estas kombinita kun metalo. Kiel rezulto, karbonfibro devas esti surfaca traktita antaŭ uzo.