Datums: 2022-05-28 Avots: Fiber Composites

Ideālā grafīta kristāla režģa struktūra pieder sešstūra kristālu sistēmai, kas ir daudzslāņu pārklājoša struktūra, kas sastāv no oglekļa atomiem sešu locekļu gredzena tīkla struktūrā. Sešu locekļu gredzenā oglekļa atomi ir sp 2 hibrīda formā

Pamata struktūra

Ideālā grafīta kristāla režģa struktūra pieder sešstūra kristālu sistēmai, kas sastāv no oglekļa atomiem, kas sastāv no sešu locekļu gredzenu tīkla struktūras. Sešu locekļu gredzenā oglekļa atomi ir sp 2 hibridizācija. Sp2 hibridizācijā notiek 1 2s elektronu un 2 2p elektronu hibridizācija, veidojot trīs līdzvērtīgas o stipras saites, saites attālums ir 0,1421 nm, vidējā saites enerģija ir 627 kJ/mol un saites leņķi ir 120 viens otram.

Atlikušās tīrās 2p orbitāles tajā pašā plaknē ir perpendikulāras plaknei, kurā atrodas trīs o saites, un oglekļa atomu N-saites, kas veido N-saiti, ir paralēlas viena otrai un pārklājas, veidojot lielu N. -obligācija; Nelokalizētie elektroni uz n elektrona var brīvi pārvietoties paralēli plaknei, piešķirot tam vadošas īpašības. Tie var absorbēt redzamo gaismu, padarot grafītu melnu. Van der Vālsa spēks starp grafīta slāņiem ir daudz mazāks nekā valences saites spēks slāņos. Attālums starp slāņiem ir 0,3354 nm, un saites enerģija ir 5,4 kJ/mol. Grafīta slāņi ir sadalīti pa pusi no sešstūra simetrijas un atkārtojas katrā otrajā slānī, veidojot ABAB.

Struktūra [4] un piešķir tai pašeļļošanu un starpslāņa iekšējo spēju, kā parādīts 2-5. Oglekļa šķiedra ir mikrokristālisks akmens-tintes materiāls, ko iegūst no organiskās šķiedras karbonizācijas un grafitizācijas ceļā.

Oglekļa šķiedras mikrostruktūra ir līdzīga mākslīgā grafīta mikrostruktūrai, kas pieder pie polikristāliskā haotiskā grafīta struktūras. Atšķirība no grafīta struktūras slēpjas neregulārā translācijā un rotācijā starp atomu slāņiem (sk. 2-6. attēlu). Sešu elementu tīkla kovalentā saite ir saistīta atomu slānī, kas būtībā ir paralēls šķiedras asij. Tāpēc parasti tiek uzskatīts, ka oglekļa šķiedra sastāv no nesakārtotas grafīta struktūras visā šķiedras ass augstumā, kā rezultātā rodas ļoti augsts aksiālās stiepes modulis. Grafīta slāņainajai struktūrai ir ievērojama anizotropija, tāpēc arī tā fizikālās īpašības liecina par anizotropiju.

Oglekļa šķiedras īpašības un pielietojums

Oglekļa šķiedru var iedalīt kvēldiegos, štāpeļšķiedrās un štāpeļšķiedrās. Mehāniskās īpašības ir sadalītas vispārējā tipa un augstas veiktspējas tipa. Vispārējā oglekļa šķiedras izturība ir 1000 MPa, modulis ir aptuveni 10OGPa. Augstas veiktspējas oglekļa šķiedra ir sadalīta augstas stiprības tipā (stiprība 2000 MPa, modulis 250 GPa) un augstajā modelī (modulis virs 300 GPa). Izturību, kas lielāka par 4000 MPa, sauc arī par īpaši augstas stiprības tipu; Tos, kuru modulis ir lielāks par 450 GPa, sauc par īpaši augstiem modeļiem. Attīstoties aviācijas un aviācijas nozarei, ir parādījusies oglekļa šķiedra ar augstu izturību un augstu pagarinājumu, un tās pagarinājums ir lielāks par 2%. Lielais daudzums ir polipropilēna acu PAN bāzes oglekļa šķiedra. Oglekļa šķiedrai ir augsta aksiālā izturība un modulis, nav šļūdes, laba noguruma izturība, īpatnējā siltuma un elektriskā vadītspēja starp nemetālu un metālu, neliels termiskās izplešanās koeficients, laba izturība pret koroziju, zems šķiedras blīvums un laba rentgenstaru caurlaidība. Tomēr tā triecienizturība ir vāja un viegli sabojājama, spēcīgas skābes iedarbībā notiek oksidēšanās, un, savienojot to ar metālu, rodas metāla karbonizācija, karburizācija un elektroķīmiskā korozija. Tā rezultātā pirms lietošanas oglekļa šķiedras virsma ir jāapstrādā.