मिति: २०२२-०५-२८  स्रोत: फाइबर कम्पोजिट

आदर्श ग्रेफाइट क्रिस्टलको जाली संरचना हेक्सागोनल क्रिस्टल प्रणालीसँग सम्बन्धित छ, जुन छ-सदस्य रिंग नेटवर्क संरचनामा कार्बन परमाणुहरू मिलेर बनेको बहु-तह ओभरल्यापिङ संरचना हो। छ-सदस्य रिंगमा, कार्बन परमाणुहरू sp 2 हाइब्रिडको रूपमा छन्

आधारभूत संरचना

आदर्श ग्रेफाइट क्रिस्टलको जाली संरचना हेक्सागोनल क्रिस्टल प्रणालीसँग सम्बन्धित छ, जुन छ-सदस्य रिंग नेटवर्क संरचनाबाट बनेको कार्बन परमाणुहरू मिलेर बनेको छ। छ-सदस्य रिंगमा, कार्बन परमाणुहरू sp 2 हाइब्रिडाइजेशन अवस्थित छन्। sp2 हाइब्रिडाइजेसनमा, त्यहाँ 1 2s इलेक्ट्रोन र 2 2p इलेक्ट्रोन हाइब्रिडाइजेशन छन्, तीन बराबर ओ बलियो बन्डहरू बनाउँछन्, बन्ड दूरी 0.1421nm छ, औसत बन्ड ऊर्जा 627kJ/mol छ र बन्ड कोणहरू एकअर्का 120 छन्।

एउटै समतलमा बाँकी शुद्ध 2p ओर्बिटलहरू तीन ओ बन्डहरू अवस्थित प्लेनमा लम्ब हुन्छन्, र एन-बन्ड बनाउने कार्बन परमाणुहरूको N-बन्डहरू एकअर्कासँग समानान्तर हुन्छन् र ठूलो N बनाउन ओभरल्याप हुन्छन्। - बन्ड; n इलेक्ट्रोनमा गैर-स्थानीयकृत इलेक्ट्रोनहरू स्वतन्त्र रूपमा विमानको समानान्तर सार्न सक्छन्, यसले प्रवाहक गुणहरू दिन्छ। तिनीहरूले दृश्य प्रकाश अवशोषित गर्न सक्छन्, ग्रेफाइट कालो बनाउन। ग्रेफाइट तहहरू बीचको भ्यान डेर वाल्स बल तहहरू भित्रको भ्यालेन्स बन्ड बल भन्दा धेरै कम छ। तहहरू बीचको दूरी 0.3354nm छ, र बन्ड ऊर्जा 5.4kJ/mol छ। ग्रेफाइट तहहरू हेक्सागोनल सिमेट्रीको आधा भागले स्तब्ध हुन्छन् र प्रत्येक अर्को तहमा दोहोर्याइन्छ, ABAB बनाउँछ।

ढाँचा [४], र चित्र २-५ मा देखाइए अनुसार स्व-लुब्रिकेशन र इन्टरलेयर आन्तरिक क्षमताको साथ प्रदान गर्दै। कार्बन फाइबर कार्बनिक फाइबरबाट कार्बनिकेशन र ग्राफिटाइजेशन द्वारा प्राप्त एक माइक्रोक्रिस्टलाइन स्टोन-मसी सामग्री हो।

कार्बन फाइबरको माइक्रोस्ट्रक्चर कृत्रिम ग्रेफाइटको जस्तै छ, जुन पोलीक्रिस्टलाइन अराजक ग्रेफाइटको संरचनासँग सम्बन्धित छ। ग्रेफाइट संरचनाबाट भिन्नता परमाणु तहहरू बीचको अनियमित अनुवाद र परिक्रमामा हुन्छ (चित्र 2-6 हेर्नुहोस्)। छ-तत्व नेटवर्क कोभ्यालेन्ट बन्ड को परमाणु तहमा बाँधिएको छ - जुन मूलतया फाइबर अक्षको समानान्तर छ। तसर्थ, यो सामान्यतया विश्वास गरिन्छ कि कार्बन फाइबर फाइबर अक्षको उचाइमा एक अव्यवस्थित ग्रेफाइट संरचनाबाट बनेको हुन्छ, परिणामस्वरूप धेरै उच्च अक्षीय तन्य मोड्युलस हुन्छ। ग्रेफाइटको लेमेलर संरचनामा महत्त्वपूर्ण एनिसोट्रोपी छ, जसले यसको भौतिक गुणहरू पनि एनिसोट्रोपी देखाउँदछ।

कार्बन फाइबर को गुण र आवेदन

कार्बन फाइबरलाई फिलामेन्ट, स्टेपल फाइबर र स्टेपल फाइबरमा विभाजन गर्न सकिन्छ। मेकानिकल गुणहरू सामान्य प्रकार र उच्च प्रदर्शन प्रकारमा विभाजित छन्। सामान्य कार्बन फाइबर शक्ति 1000 MPa छ, मोडुलस लगभग 10OGPa छ। उच्च प्रदर्शन कार्बन फाइबर उच्च शक्ति प्रकार (शक्ति 2000MPa, मोडुलस 250GPa) र उच्च मोडेल (300GPa माथि मोडुलस) मा विभाजित छ। 4000MPa भन्दा ठूलो शक्तिलाई अल्ट्रा-उच्च शक्ति प्रकार पनि भनिन्छ; 450GPa भन्दा बढी मोडुलस भएकाहरूलाई अल्ट्रा-हाई मोडेल भनिन्छ। एयरोस्पेस र उड्डयन उद्योगको विकास संग, उच्च शक्ति र उच्च विस्तार कार्बन फाइबर देखा परेको छ, र यसको विस्तार 2% भन्दा बढी छ। ठूलो मात्रा polypropylene आँखा PAN आधारित कार्बन फाइबर छ। कार्बन फाइबरमा उच्च अक्षीय शक्ति र मोड्युलस छ, कुनै क्रीप छैन, राम्रो थकान प्रतिरोध, विशिष्ट ताप र गैर-धातु र धातु बीच विद्युत चालकता, थर्मल विस्तार को एक सानो गुणांक, राम्रो जंग प्रतिरोध, कम फाइबर घनत्व, र राम्रो एक्स-रे प्रसारण। यद्यपि, यसको प्रभाव प्रतिरोध कमजोर र क्षति गर्न सजिलो छ, बलियो एसिडको कार्य अन्तर्गत अक्सीकरण हुन्छ, र धातुको कार्बनाइजेशन, कार्ब्युराइजेशन, र इलेक्ट्रोकेमिकल क्षरण हुन्छ जब यो धातुसँग जोडिन्छ। फलस्वरूप, कार्बन फाइबर प्रयोग गर्नु अघि सतह उपचार गर्नुपर्छ।