ದಿನಾಂಕ :2022-05-28  ಮೂಲ: ಫೈಬರ್ ಸಂಯೋಜನೆಗಳು

ಆದರ್ಶ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಸ್ಫಟಿಕದ ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ರಚನೆಯು ಷಡ್ಭುಜೀಯ ಸ್ಫಟಿಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ ಸೇರಿದೆ, ಇದು ಆರು-ಸದಸ್ಯ ರಿಂಗ್ ನೆಟ್‌ವರ್ಕ್ ರಚನೆಯಲ್ಲಿ ಇಂಗಾಲದ ಪರಮಾಣುಗಳಿಂದ ಸಂಯೋಜಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಬಹು-ಪದರದ ಅತಿಕ್ರಮಿಸುವ ರಚನೆಯಾಗಿದೆ. ಆರು ಸದಸ್ಯರ ಉಂಗುರದಲ್ಲಿ, ಇಂಗಾಲದ ಪರಮಾಣುಗಳು sp 2 ಹೈಬ್ರಿಡ್ ರೂಪದಲ್ಲಿರುತ್ತವೆ.

ಮೂಲ ರಚನೆ

ಆದರ್ಶ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಸ್ಫಟಿಕದ ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ರಚನೆಯು ಷಡ್ಭುಜೀಯ ಸ್ಫಟಿಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ ಸೇರಿದೆ, ಇದು ಆರು-ಸದಸ್ಯ ರಿಂಗ್ ನೆಟ್ವರ್ಕ್ ರಚನೆಯಿಂದ ಸಂಯೋಜಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಕಾರ್ಬನ್ ಪರಮಾಣುಗಳಿಂದ ಕೂಡಿದೆ. ಆರು ಸದಸ್ಯರ ಉಂಗುರದಲ್ಲಿ, ಇಂಗಾಲದ ಪರಮಾಣುಗಳು sp 2 ಹೈಬ್ರಿಡೈಸೇಶನ್ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿದೆ. sp2 ಹೈಬ್ರಿಡೈಸೇಶನ್‌ನಲ್ಲಿ, 1 2s ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮತ್ತು 2 2p ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಹೈಬ್ರಿಡೈಸೇಶನ್ ಇವೆ, ಇದು ಮೂರು ಸಮಾನವಾದ ಅಥವಾ ಬಲವಾದ ಬಂಧಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ, ಬಂಧದ ಅಂತರವು 0.1421nm ಆಗಿದೆ, ಸರಾಸರಿ ಬಂಧದ ಶಕ್ತಿಯು 627kJ/mol ಮತ್ತು ಬಂಧದ ಕೋನಗಳು ಪರಸ್ಪರ 120 ಆಗಿರುತ್ತವೆ.

ಅದೇ ಸಮತಲದಲ್ಲಿ ಉಳಿದಿರುವ ಶುದ್ಧ 2p ಕಕ್ಷೆಗಳು ಮೂರು o ಬಂಧಗಳು ಇರುವ ಸಮತಲಕ್ಕೆ ಲಂಬವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು N-ಬಂಧವನ್ನು ರೂಪಿಸುವ ಇಂಗಾಲದ ಪರಮಾಣುಗಳ N-ಬಂಧಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಸಮಾನಾಂತರವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ದೊಡ್ಡ N ಅನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಅತಿಕ್ರಮಿಸುತ್ತವೆ. -ಕರಾರುಪತ್ರ; n ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ನಲ್ಲಿ ಸ್ಥಳೀಕರಿಸದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಸಮತಲಕ್ಕೆ ಸಮಾನಾಂತರವಾಗಿ ಮುಕ್ತವಾಗಿ ಚಲಿಸಬಹುದು, ಇದು ವಾಹಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಅವರು ಗೋಚರ ಬೆಳಕನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತಾರೆ, ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಅನ್ನು ಕಪ್ಪು ಮಾಡುತ್ತಾರೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಪದರಗಳ ನಡುವಿನ ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಬಲವು ಪದರಗಳೊಳಗಿನ ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬಾಂಡ್ ಫೋರ್ಸ್‌ಗಿಂತ ತೀರಾ ಕಡಿಮೆ. ಪದರಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರವು 0.3354nm ಆಗಿದೆ, ಮತ್ತು ಬಂಧದ ಶಕ್ತಿಯು 5.4kJ/mol ಆಗಿದೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಪದರಗಳು ಷಡ್ಭುಜೀಯ ಸಮ್ಮಿತಿಯ ಅರ್ಧದಷ್ಟು ಅಡ್ಡಿಪಡಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿ ಇತರ ಪದರಗಳಲ್ಲಿ ಪುನರಾವರ್ತನೆಯಾಗುತ್ತವೆ, ABAB ಅನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ.

ರಚನೆ [4], ಮತ್ತು ಚಿತ್ರ 2-5 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ಸ್ವಯಂ-ನಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಇಂಟರ್ಲೇಯರ್ ಆಂತರಿಕ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಕಾರ್ಬನ್ ಫೈಬರ್ ಕಾರ್ಬೊನೈಸೇಶನ್ ಮತ್ತು ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ಮೂಲಕ ಸಾವಯವ ಫೈಬರ್‌ನಿಂದ ಪಡೆದ ಮೈಕ್ರೋಕ್ರಿಸ್ಟಲಿನ್ ಸ್ಟೋನ್-ಇಂಕ್ ವಸ್ತುವಾಗಿದೆ.

ಕಾರ್ಬನ್ ಫೈಬರ್‌ನ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ರಚನೆಯು ಕೃತಕ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನಂತೆಯೇ ಇರುತ್ತದೆ, ಇದು ಪಾಲಿಕ್ರಿಸ್ಟಲಿನ್ ಅಸ್ತವ್ಯಸ್ತವಾಗಿರುವ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನ ರಚನೆಗೆ ಸೇರಿದೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ರಚನೆಯಿಂದ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಪರಮಾಣು ಪದರಗಳ ನಡುವಿನ ಅನಿಯಮಿತ ಅನುವಾದ ಮತ್ತು ತಿರುಗುವಿಕೆಯಲ್ಲಿದೆ (ಚಿತ್ರ 2-6 ನೋಡಿ). ಆರು ಅಂಶಗಳ ಜಾಲಬಂಧ ಕೋವೆಲನ್ಸಿಯ ಬಂಧವು ಪರಮಾಣು ಪದರದಲ್ಲಿ ಬಂಧಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ - ಇದು ಮೂಲಭೂತವಾಗಿ ಫೈಬರ್ ಅಕ್ಷಕ್ಕೆ ಸಮಾನಾಂತರವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಕಾರ್ಬನ್ ಫೈಬರ್ ಫೈಬರ್ ಅಕ್ಷದ ಎತ್ತರದ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಅಸ್ತವ್ಯಸ್ತವಾಗಿರುವ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ರಚನೆಯಿಂದ ಕೂಡಿದೆ ಎಂದು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ನಂಬಲಾಗಿದೆ, ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಕ್ಷೀಯ ಕರ್ಷಕ ಮಾಡ್ಯುಲಸ್‌ಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನ ಲ್ಯಾಮೆಲ್ಲರ್ ರಚನೆಯು ಗಮನಾರ್ಹವಾದ ಅನಿಸೊಟ್ರೋಪಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಇದು ಅದರ ಭೌತಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಸಹ ಅನಿಸೊಟ್ರೋಪಿಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.

ಕಾರ್ಬನ್ ಫೈಬರ್ನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮತ್ತು ಅನ್ವಯಗಳು

ಕಾರ್ಬನ್ ಫೈಬರ್ ಅನ್ನು ಫಿಲಾಮೆಂಟ್, ಸ್ಟೇಪಲ್ ಫೈಬರ್ ಮತ್ತು ಸ್ಟೇಪಲ್ ಫೈಬರ್ ಎಂದು ವಿಂಗಡಿಸಬಹುದು. ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯ ಪ್ರಕಾರ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಪ್ರಕಾರವಾಗಿ ವಿಂಗಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯ ಕಾರ್ಬನ್ ಫೈಬರ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು 1000 MPa ಆಗಿದೆ, ಮಾಡ್ಯುಲಸ್ ಸುಮಾರು 10OGPa ಆಗಿದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ-ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಕಾರ್ಬನ್ ಫೈಬರ್ ಅನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಪ್ರಕಾರ (ಶಕ್ತಿ 2000MPa, ಮಾಡ್ಯುಲಸ್ 250GPa) ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಾದರಿ (300GPa ಮೇಲಿನ ಮಾಡ್ಯುಲಸ್) ಎಂದು ವಿಂಗಡಿಸಲಾಗಿದೆ. 4000MPa ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹೈ ಸ್ಟ್ರೆಂತ್ ಟೈಪ್ ಎಂದೂ ಕರೆಯಲ್ಪಡುತ್ತದೆ; 450GPa ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಾಡ್ಯುಲಸ್ ಹೊಂದಿರುವವರನ್ನು ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹೈ ಮಾಡೆಲ್‌ಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಏರೋಸ್ಪೇಸ್ ಮತ್ತು ವಾಯುಯಾನ ಉದ್ಯಮದ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯೊಂದಿಗೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಉದ್ದನೆಯ ಕಾರ್ಬನ್ ಫೈಬರ್ ಕಾಣಿಸಿಕೊಂಡಿದೆ ಮತ್ತು ಅದರ ಉದ್ದವು 2% ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ. ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ ಪಾಲಿಪ್ರೊಪಿಲೀನ್ ಕಣ್ಣಿನ ಪ್ಯಾನ್ ಆಧಾರಿತ ಕಾರ್ಬನ್ ಫೈಬರ್ ಆಗಿದೆ. ಕಾರ್ಬನ್ ಫೈಬರ್ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಕ್ಷೀಯ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಮಾಡ್ಯುಲಸ್ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಕ್ರೀಪ್ ಇಲ್ಲ, ಉತ್ತಮ ಆಯಾಸ ಪ್ರತಿರೋಧ, ಲೋಹವಲ್ಲದ ಮತ್ತು ಲೋಹದ ನಡುವಿನ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಶಾಖ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆ, ಉಷ್ಣ ವಿಸ್ತರಣೆಯ ಸಣ್ಣ ಗುಣಾಂಕ, ಉತ್ತಮ ತುಕ್ಕು ನಿರೋಧಕತೆ, ಕಡಿಮೆ ಫೈಬರ್ ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ಉತ್ತಮ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಪ್ರಸರಣ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಅದರ ಪ್ರಭಾವದ ಪ್ರತಿರೋಧವು ಕಳಪೆ ಮತ್ತು ಹಾನಿಗೆ ಸುಲಭವಾಗಿದೆ, ಬಲವಾದ ಆಮ್ಲದ ಕ್ರಿಯೆಯ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣವು ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಲೋಹದೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಿದಾಗ ಲೋಹದ ಕಾರ್ಬೊನೈಸೇಶನ್, ಕಾರ್ಬರೈಸೇಶನ್ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ತುಕ್ಕು ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಕಾರ್ಬನ್ ಫೈಬರ್ ಅನ್ನು ಬಳಸುವ ಮೊದಲು ಮೇಲ್ಮೈ ಚಿಕಿತ್ಸೆ ಮಾಡಬೇಕು.