Дата :2022-05-28  Булак: Fiber Composites

Идеалдуу графит кристаллынын торлуу структурасы алты бурчтуу кристаллдык системага таандык, ал алты мүчөлүү шакекче тармак структурасындагы көмүртек атомдорунан турган көп катмарлуу кабатталган структура. Алты мүчөлүү шакекчеде көмүртек атомдору sp 2 гибрид түрүндө болот

Негизги структура

Идеалдуу графит кристаллынын тордук структурасы алты мүчөлүү шакекче тармак структурасынан турган көмүртек атомдорунан турган алты бурчтуу кристаллдык системага кирет. Алты мүчөлүү шакекчеде көмүртек атомдору sp 2 гибриддештирүү бар. Sp2 гибриддештирүүсүндө 1 2s электрон жана 2 2p электрон гибриддештирүү болуп, үч эквиваленттүү o күчтүү байланыш түзүлөт, байланыш аралыгы 0,1421нм, байланыштын орточо энергиясы 627кДж/моль жана байланыш бурчтары бири-бирине 120.

Ошол эле тегиздикте калган таза 2p орбитальдары үч о байланыш жайгашкан тегиздикке перпендикуляр, ал эми N-байланышты түзгөн көмүртек атомдорунун N-байланыштары бири-бирине параллель болуп, бири-бирине дал келип, чоң N түзүшөт. - облигация; n электронундагы локализацияланбаган электрондор тегиздикке эркин параллель кыймылдай алат жана ага өткөрүүчү касиеттерди берет. Алар графитти кара кылып, көрүнгөн жарыкты сиңире алышат. Графит катмарларынын ортосундагы ван-дер-Ваальс күчү катмарлардын ичиндеги валенттик байланыш күчүнөн алда канча аз. катмарлар ортосундагы аралык 0,3354 нм, ал эми байланыш энергиясы 5,4 кДж/моль. Графит катмарлары алты бурчтуу симметриянын жарымына тепкичтелген жана ар бир башка катмарда кайталанып, ABAB түзүшөт.

Структура [4] жана ага 2-5-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, өзүн-өзү майлоочу жана катмар аралык ички жөндөмдүүлүк менен камсыз кылуу. Көмүртек буласы – көмүртектөө жана графиттөө жолу менен органикалык буладан алынган микрокристаллдык таш сыя материалы.

Көмүртек буласынын микроструктурасы поликристаллдуу баш аламан графиттин структурасына кирген жасалма графиттикине окшош. Графит структурасынан айырмасы атомдук катмарлардын ортосундагы туура эмес которууда жана айланууда (2-6-сүрөттү караңыз). Алты элементтүү тармак коваленттик байланыш атомдук катмарында - бул негизинен була огуна параллелдүү. Ошондуктан, жалпысынан көмүртек буласы була огунун бийиктиги боюнча тартипсиз графит структурасынан турат, натыйжада өтө жогорку октук чыңалуу модулу пайда болот деп ишенишет. Графиттин катмарлуу түзүлүшү олуттуу анизотропияга ээ, бул анын физикалык касиеттерин да анизотропия көрсөтөт.

Көмүртек буласынын касиеттери жана колдонулушу

Көмүртек буласы жип, штапель була жана штапель була болуп бөлүнөт. Механикалык касиеттери боюнча жалпы типке жана жогорку натыйжалуу түргө бөлүнөт. Жалпы көмүртек буласынын күчү 1000 МПа, модулу болжол менен 10OGPa. Жогорку өндүрүмдүүлүгү көмүртек буласы жогорку күч түрүнө (күч 2000МПа, модулу 250ГПа) жана жогорку моделге (300ГПа жогору модулу) бөлүнөт. 4000МПа ашык күч да ультра жогорку күч түрү деп аталат; Модулу 450GPa жогору болгондор ультра жогорку моделдер деп аталат. Аэрокосмостук жана авиациялык өнөр жайдын өнүгүшү менен жогорку күч жана жогорку узундуктагы көмүртек буласы пайда болуп, анын узундугу 2% дан жогору. ири сумма полипропилен көз PAN негизинде көмүртек була болуп саналат. Көмүртек буласы жогорку октук күчкө жана модулга ээ, сойлоосу жок, жакшы чарчоого туруштук бере албайт, металл эмес жана металлдын ортосундагы өзгөчө жылуулук жана электр өткөргүчтүгү, жылуулуктун кеңейүү коэффициенти, коррозияга жакшы каршылык, була тыгыздыгы аз жана рентген нурларын жакшы өткөрөт. Бирок анын соккуга туруктуулугу начар жана оңой бузулат, кычкылдануу күчтүү кислотанын таасири астында жүрөт, ал эми металл менен бириккенде металл карбондашуу, карбюризация жана электрохимиялык коррозия пайда болот. Натыйжада, көмүртек буласы колдонуудан мурун бети менен тазаланууга тийиш.