Ամսաթիվ՝ 2022-05-28  Աղբյուր՝ Fiber Composites

Իդեալական գրաֆիտի բյուրեղի վանդակավոր կառուցվածքը պատկանում է վեցանկյուն բյուրեղային համակարգին, որը բազմաշերտ համընկնող կառույց է, որը կազմված է ածխածնի ատոմներից վեց անդամ օղակաձեւ ցանցի կառուցվածքում։ Վեցանդամ օղակում ածխածնի ատոմները sp 2 հիբրիդի տեսքով են

Հիմնական կառուցվածքը

Իդեալական գրաֆիտի բյուրեղի վանդակավոր կառուցվածքը պատկանում է վեցանկյուն բյուրեղային համակարգին, որը կազմված է ածխածնի ատոմներից՝ կազմված վեց անդամ օղակաձև ցանցային կառուցվածքից։ Վեցանդամ օղակում ածխածնի ատոմները sp 2 հիբրիդացում են: sp2 հիբրիդացման ժամանակ կա 1 2s էլեկտրոնի և 2 2p էլեկտրոնի հիբրիդացում, որոնք ձևավորում են երեք համարժեք o ուժեղ կապեր, կապի հեռավորությունը 0,1421 նմ է, կապի միջին էներգիան 627 կՋ/մոլ է և կապի անկյունները՝ միմյանց 120:

Նույն հարթության մեջ մնացած մաքուր 2p ուղեծրերը ուղղահայաց են այն հարթությանը, որտեղ գտնվում են երեք o կապերը, իսկ N կապը կազմող ածխածնի ատոմների N-կապերը զուգահեռ են միմյանց և համընկնում են՝ առաջացնելով մեծ N: - պարտատոմս; n էլեկտրոնի վրա չտեղայնացված էլեկտրոնները կարող են ազատորեն շարժվել հարթությանը զուգահեռ՝ տալով նրան հաղորդիչ հատկություններ։ Նրանք կարող են կլանել տեսանելի լույսը՝ դարձնելով գրաֆիտը սև։ Գրաֆիտի շերտերի միջև վան դեր Վալսի ուժը շատ ավելի քիչ է, քան շերտերի ներսում գտնվող վալենտական ​​կապի ուժը: Շերտերի միջև հեռավորությունը 0,3354 նմ է, իսկ կապի էներգիան՝ 5,4 կՋ/մոլ։ Գրաֆիտի շերտերը շեղվում են վեցանկյուն սիմետրիայի կեսով և կրկնվում յուրաքանչյուր մյուս շերտում՝ ձևավորելով ABAB:

Կառուցվածքը [4] և օժտելով այն ինքնաքսումով և միջշերտային ներքին ունակությամբ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 2-5-ում: Ածխածնի մանրաթելը միկրոբյուրեղային քարե-թանաքի նյութ է, որը ստացվում է օրգանական մանրաթելից՝ ածխածնի և գրաֆիտացման միջոցով:

Ածխածնային մանրաթելի միկրոկառուցվածքը նման է արհեստական ​​գրաֆիտին, որը պատկանում է բազմաբյուրեղ քաոսային գրաֆիտի կառուցվածքին։ Գրաֆիտի կառուցվածքից տարբերությունը կայանում է ատոմային շերտերի միջև անկանոն թարգմանության և պտույտի մեջ (տես Նկար 2-6): Վեց տարրերից բաղկացած ցանցային կովալենտային կապը կապված է -ի ատոմային շերտում, որը հիմնականում զուգահեռ է մանրաթելերի առանցքին: Հետևաբար, ընդհանուր առմամբ ենթադրվում է, որ ածխածնային մանրաթելը կազմված է գրաֆիտի խանգարված կառուցվածքից մանրաթելերի առանցքի բարձրության երկայնքով, ինչը հանգեցնում է առանցքային առաձգական մոդուլի շատ բարձր: Գրաֆիտի շերտավոր կառուցվածքն ունի զգալի անիզոտրոպություն, ինչը ստիպում է նրա ֆիզիկական հատկությունները ցույց տալ նաև անիզոտրոպություն:

Ածխածնի մանրաթելերի հատկությունները և կիրառությունները

Ածխածնային մանրաթելը կարելի է բաժանել թելիկ, կեռ մանրաթել և կեռ մանրաթել: Մեխանիկական հատկությունները բաժանվում են ընդհանուր տիպի և բարձր արդյունավետության տեսակի: Ընդհանուր ածխածնային մանրաթելերի ուժը 1000 ՄՊա է, մոդուլը մոտ 10OGPa է: Բարձր արդյունավետության ածխածնային մանրաթելը բաժանված է բարձր ամրության տեսակի (ուժ 2000 ՄՊա, մոդուլ 250 ԳՊա) և բարձր մոդելի (300 ԳՊա-ից բարձր մոդուլ): 4000 ՄՊա-ից ավելի ուժը կոչվում է նաև ծայրահեղ բարձր ամրության տեսակ; 450 ԳՊա-ից ավելի մոդուլ ունեցողները կոչվում են գերբարձր մոդելներ: Ավիատիեզերական և ավիացիոն արդյունաբերության զարգացման հետ մեկտեղ առաջացել է բարձր ամրության և երկարաձգման ածխածնային մանրաթել, և դրա երկարացումը ավելի քան 2% է: Մեծ քանակությունը պոլիպրոպիլենային աչքի PAN-ի վրա հիմնված ածխածնային մանրաթել է: Ածխածնային մանրաթելն ունի բարձր առանցքային ուժ և մոդուլ, առանց սողունի, լավ հոգնածության դիմադրություն, հատուկ ջերմություն և էլեկտրական հաղորդունակություն ոչ մետաղի և մետաղի միջև, ջերմային ընդարձակման փոքր գործակից, լավ կոռոզիոն դիմադրություն, մանրաթելերի ցածր խտություն և լավ ռենտգենյան փոխանցում: Այնուամենայնիվ, դրա ազդեցության դիմադրությունը թույլ է և հեշտ է վնասվել, ուժեղ թթվի ազդեցությամբ տեղի է ունենում օքսիդացում, իսկ մետաղի կարբոնացումը, կարբյուրացումը և էլեկտրաքիմիական կոռոզիան տեղի են ունենում, երբ այն համակցվում է մետաղի հետ: Արդյունքում ածխածնային մանրաթելն օգտագործելուց առաջ մակերեսային մշակում պետք է կատարվի: