Datum: 2022-05-28  Boarne: Fiber Composites

De latticestruktuer fan it ideale grafytkristal heart ta it hexagonale kristalsysteem, dat is in mearlaachige oerlappende struktuer dy't bestiet út koalstofatomen yn in seis-leaze ringnetwurkstruktuer. Yn 'e seis-leaze ring binne de koalstofatomen yn' e foarm fan sp 2 hybride

Basisstruktuer

De roosterstruktuer fan it ideale grafytkristal heart ta it hexagonale kristalsysteem, dat bestiet út koalstofatomen dy't gearstald binne út in seis-leaze ringnetwurkstruktuer. Yn de seis-leaze ring, de koalstof atomen binne sp 2 hybridisaasje bestiet. Yn sp2-hybridisaasje binne d'r 1 2s elektroanen en 2 2p elektroanenhybridisaasje, dy't trije lykweardige o sterke bindingen foarmje, de bânôfstân is 0.1421nm, de gemiddelde bânenerzjy is 627kJ / mol en de ferbiningshoeken binne 120 inoar.

De oerbleaune suvere 2p-orbitalen yn itselde fleantúch steane perpendikulêr op it fleantúch dêr't de trije o-bindingen lizze, en de N-bindingen fan 'e koalstofatomen dy't de N-bân foarmje binne parallel oan elkoar en oerlappe om in grutte N te foarmjen. -obligaasje; De net-lokalisearre elektroanen op 'e n elektroan kinne frij parallel oan it fleantúch bewege, wêrtroch't it conductive eigenskippen jout. Se kinne sichtber ljocht absorbearje, wêrtroch grafyt swart wurdt. De van der Waals-krêft tusken de grafytlagen is folle minder as de valensbânkrêft binnen de lagen. De ôfstân tusken de lagen is 0,3354nm, en de bonding enerzjy is 5,4kJ/mol. De grafytlagen wurde ferspraat troch de helte fan 'e hexagonale symmetry en werhelle yn elke oare laach, en foarmje ABAB.

Struktuer [4], en endowing it mei sels-lubrication en interlayer ynterne fermogen, lykas werjûn yn figuer 2-5. Koalstoffaser is in mikrokristallijn stien-inktmateriaal krigen fan organyske fezels troch karbonisaasje en grafitisaasje.

De mikrostruktuer fan koalstoffaser is fergelykber mei dy fan keunstmjittige grafyt, dy't heart ta de struktuer fan polykristallijn chaotysk grafyt. It ferskil fan 'e grafytstruktuer leit yn' e ûnregelmjittige oersetting en rotaasje tusken de atoomlagen (sjoch figuer 2-6). De seis-elemint netwurk kovalente bân is bûn yn 'e atomêre laach fan - dy't yn prinsipe parallel is mei de fiberas. Dêrom wurdt it algemien leaud dat koalstoffaser is gearstald út in ûnregelmjittige grafytstruktuer lâns de hichte fan 'e fiberas, wat resulteart yn in heul hege axiale trekmodulus. De lamellêre struktuer fan grafyt hat signifikante anisotropy, wêrtroch't har fysike eigenskippen ek anisotropy sjen litte.

Eigenskippen en tapassingen fan koalstoffaser

Koalstoffaser kin wurde ferdield yn filament, stapelfaser en stapelfaser. De meganyske eigenskippen binne ferdield yn it algemien type en hege-optreden type. De Algemiene koalstoffasersterkte is 1000 MPa, de modulus is sawat 10OGPa. Koalstoffaser mei hege prestaasjes is ferdield yn type mei hege sterkte (sterkte 2000MPa, modulus 250GPa) en hege model (modulus boppe 300GPa). Strength grutter dan 4000MPa wurdt ek wol ultra-hege sterkte type neamd; Dy mei in modulus grutter dan 450GPa wurde ultra-hege modellen neamd. Mei de ûntwikkeling fan 'e loftfeart- en loftfeartyndustry is koalstoffaser mei hege krêft en hege ferlinging ferskynde, en har ferlinging is grutter as 2%. It grutte bedrach is polypropylene each PAN-basearre koalstoffaser. Carbon fiber hat hege axial sterkte en modulus, gjin krûp, goede wurgens ferset, spesifike waarmte en elektryske conductivity tusken net-metaal en metaal, in lytse koeffizient fan termyske útwreiding, goede corrosie ferset, lege glêstried tichtheid, en goede X-ray oerdracht. Syn ynfloedresistinsje is lykwols min en maklik te beskeadigjen, oksidaasje bart ûnder de aksje fan sterke soer, en metalen karbonisaasje, karbonisaasje en elektrogemyske korrosje foarkomme as it wurdt kombineare mei metaal. As resultaat moat koalstoffaser foar gebrûk oerflak wurde behannele.