Data :2022-05-28  Sors: Fiber Composites

L-istruttura tal-kannizzata tal-kristall tal-grafita ideali tappartjeni għas-sistema tal-kristall eżagonali, li hija struttura li tikkoinċidi b'ħafna saffi magħmula minn atomi tal-karbonju fi struttura tan-netwerk taċ-ċirku b'sitt membri. Fiċ-ċirku ta 'sitt membri, l-atomi tal-karbonju huma fil-forma ta' sp 2 ibridu

Struttura bażika

L-istruttura tal-kannizzata tal-kristall tal-grafita ideali tappartjeni għas-sistema tal-kristall eżagonali, li hija magħmula minn atomi tal-karbonju komposti minn struttura ta 'netwerk ta' ċirku b'sitt membri. Fiċ-ċirku ta 'sitt membri, l-atomi tal-karbonju huma sp 2 ibridizzazzjoni teżisti. Fl-ibridizzazzjoni sp2, hemm 1 2s elettron u 2 2p ibridizzazzjoni elettronika, li jiffurmaw tliet bonds ekwivalenti o qawwija, id-distanza tal-bonds hija 0.1421nm, l-enerġija medja tal-bonds hija 627kJ/mol u l-angoli tal-bonds huma 120 xulxin.

L-orbitali 2p puri li jifdal fl-istess pjan huma perpendikolari mal-pjan fejn jinsabu t-tliet bonds, u l-N-bonds tal-atomi tal-karbonju li jiffurmaw il-N-bond huma paralleli ma’ xulxin u jikkoinċidu biex jiffurmaw N kbir. -bond; L-elettroni mhux lokalizzati fuq l-elettron n jistgħu jimxu liberament paralleli mal-pjan, u jagħtuh proprjetajiet konduttivi. Jistgħu jassorbu dawl viżibbli, u jagħmlu l-grafita iswed. Il-forza ta 'van der Waals bejn is-saffi tal-grafita hija ħafna inqas mill-forza tal-bond ta' valenza fi ħdan is-saffi. L-ispazjar bejn is-saffi huwa 0.3354nm, u l-enerġija tal-bonds hija 5.4kJ/mol. Is-saffi tal-grafita huma mqassma b'nofs is-simetrija eżagonali u ripetuti f'kull saff ieħor, li jiffurmaw ABAB..

Struttura [4], u mogħniha b'awto-lubrikazzjoni u kapaċità interna ta 'saff ta' bejn is-saffi, kif muri fil-Figura 2-5. Il-fibra tal-karbonju hija materjal mikrokristallin tal-linka tal-ġebel miksub minn fibra organika permezz ta 'karbonizzazzjoni u grafitizzazzjoni.

Il-mikrostruttura tal-fibra tal-karbonju hija simili għal dik tal-grafita artifiċjali, li tappartjeni għall-istruttura tal-grafita kaotika polikristallina. Id-differenza mill-istruttura tal-grafita tinsab fit-traduzzjoni u r-rotazzjoni irregolari bejn is-saffi atomiċi (ara l-Figura 2-6). Ir-rabta kovalenti tan-netwerk ta 'sitt elementi hija marbuta fis-saff atomiku ta' - li hija bażikament parallela mal-assi tal-fibra. Għalhekk, huwa ġeneralment maħsub li l-fibra tal-karbonju hija magħmula minn struttura tal-grafita diżordinata tul l-għoli tal-assi tal-fibra, li tirriżulta f'modulu ta 'tensjoni axjali għoli ħafna. L-istruttura lamellari tal-grafita għandha anisotropija sinifikanti, li tagħmel il-proprjetajiet fiżiċi tagħha juru wkoll anisotropija.

Proprjetajiet u applikazzjonijiet tal-fibra tal-karbonju

Il-fibra tal-karbonju tista 'tinqasam f'filament, fibra diskontinwa, u fibra diskontinwa. Il-proprjetajiet mekkaniċi huma maqsuma fit-tip ġenerali u tip ta 'prestazzjoni għolja. Is-saħħa Ġenerali tal-fibra tal-karbonju hija 1000 MPa, il-modulu huwa madwar 10OGPa. Fibra tal-karbonju ta 'prestazzjoni għolja hija maqsuma f'tip ta' qawwa għolja (qawwa 2000MPa, modulus 250GPa) u mudell għoli (modulu 'l fuq minn 300GPa). Qawwa akbar minn 4000MPa tissejjaħ ukoll tip ta 'qawwa ultra-għolja; Dawk b'modulus akbar minn 450GPa jissejħu mudelli ultra-għoli. Bl-iżvilupp tal-industrija tal-ajruspazju u tal-avjazzjoni, dehret fibra tal-karbonju ta 'saħħa għolja u elongazzjoni għolja, u t-titwil tagħha huwa akbar minn 2%. L-ammont kbir huwa fibra tal-karbonju bbażata fuq l-għajnejn tal-polypropylene PAN. Il-fibra tal-karbonju għandha qawwa u modulus axjali għolja, l-ebda creep, reżistenza tajba għall-għeja, sħana speċifika u konduttività elettrika bejn mhux tal-metall u metall, koeffiċjent żgħir ta 'espansjoni termali, reżistenza tajba għall-korrużjoni, densità baxxa tal-fibra, u trasmissjoni tajba tar-raġġi X. Madankollu, ir-reżistenza għall-impatt tagħha hija fqira u faċli biex tagħmel ħsara, l-ossidazzjoni sseħħ taħt l-azzjoni ta 'aċidu qawwi, u l-karbonizzazzjoni tal-metall, il-karburizzazzjoni u l-korrużjoni elettrokimika jseħħu meta tiġi kkombinata mal-metall. Bħala riżultat, il-fibra tal-karbonju għandha tiġi ttrattata mill-wiċċ qabel l-użu.