Sana: 28-05-2022  Manba: Fiber Kompozitlar

Ideal grafit kristalining panjara tuzilishi olti a'zoli halqali tarmoq strukturasidagi uglerod atomlaridan tashkil topgan ko'p qatlamli bir-birining ustiga chiqadigan struktura bo'lgan olti burchakli kristall tizimga tegishli. Olti a'zoli halqada uglerod atomlari sp 2 gibrid shaklida bo'ladi

Asosiy tuzilma

Ideal grafit kristalining panjara tuzilishi olti a'zoli halqali tarmoq strukturasidan tashkil topgan uglerod atomlaridan tashkil topgan olti burchakli kristall tizimga tegishli. Olti a'zoli halqada uglerod atomlari sp 2 gibridlanish mavjud. Sp2 duragaylashda 1 2s elektron va 2 2p elektron gibridlanish mavjud bo'lib, uchta ekvivalent o kuchli bog'lanish hosil qiladi, bog'lanish masofasi 0,1421nm, o'rtacha bog'lanish energiyasi 627kJ/mol va bog'lanish burchaklari bir-biriga 120 ga teng.

Xuddi shu tekislikdagi qolgan sof 2p orbitallar uchta o bog'lanish joylashgan tekislikka perpendikulyar va N-bog'ni tashkil etuvchi uglerod atomlarining N-bog'lari bir-biriga parallel bo'lib, bir-birining ustiga chiqib katta N bog' hosil qiladi. -bog'; n elektrondagi lokalizatsiyalanmagan elektronlar tekislikka parallel ravishda erkin harakatlana oladi, bu esa unga o'tkazuvchanlik xossalarini beradi. Ular ko'rinadigan yorug'likni o'zlashtira oladi va grafitni qora qiladi. Grafit qatlamlari orasidagi Van der Vaals kuchi qatlamlar ichidagi valentlik bog'lanish kuchidan ancha past. Qatlamlar orasidagi masofa 0,3354nm, bog'lanish energiyasi esa 5,4kJ/mol. Grafit qatlamlari olti burchakli simmetriyaning yarmiga teng bo'ladi va har bir boshqa qatlamda takrorlanib, ABAB ni hosil qiladi.

Struktura [4] va 2-5-rasmda ko'rsatilganidek, uni o'z-o'zidan moylash va qatlamlararo ichki qobiliyat bilan ta'minlash. Uglerod tolasi organik toladan karbonizatsiya va grafitizatsiya yo'li bilan olingan mikrokristalli tosh-siyoh materialidir.

Uglerod tolasining mikro tuzilishi polikristal xaotik grafit tuzilishiga mansub sun'iy grafitga o'xshaydi. Grafit strukturasidan farqi atom qatlamlari orasidagi tartibsiz tarjima va aylanishda yotadi (2-6-rasmga qarang). Olti elementli tarmoq kovalent bog'lanish atom qatlamida bog'langan - bu asosan tolalar o'qiga parallel. Shuning uchun, odatda, uglerod tolasi tolalar o'qi balandligi bo'ylab tartibsiz grafit strukturasidan iborat bo'lib, bu juda yuqori eksenel kuchlanish moduliga olib keladi, deb ishoniladi. Grafitning qatlamli tuzilishi sezilarli anizotropiyaga ega, bu uning fizik xususiyatlarini ham anizotropiyani namoyon qiladi.

Uglerod tolasining xususiyatlari va qo'llanilishi

Uglerod tolasi filament, shtapel tola va shtapel tolaga bo'linishi mumkin. Mexanik xususiyatlar umumiy turga va yuqori samarali turga bo'linadi. Umumiy uglerod tolasi kuchi 1000 MPa, moduli taxminan 10OGPa. Yuqori samarali uglerod tolasi yuqori quvvat turiga (kuch 2000MPa, modul 250GPa) va yuqori modelga (modul 300GPa dan yuqori) bo'linadi. 4000MPa dan yuqori quvvat, shuningdek, ultra yuqori quvvat turi deb ataladi; Modullari 450GPa dan yuqori bo'lganlar ultra yuqori modellar deb ataladi. Aerokosmik va aviatsiya sanoatining rivojlanishi bilan yuqori quvvatli va yuqori cho'zilgan uglerod tolasi paydo bo'ldi va uning cho'zilishi 2% dan ortiq. Katta miqdorda polipropilen ko'z PAN asosidagi uglerod tolasi. Uglerod tolasi yuqori eksenel quvvat va modulga ega, o'rmalash yo'q, yaxshi charchoqqa chidamlilik, metall bo'lmagan va metall o'rtasidagi o'ziga xos issiqlik va elektr o'tkazuvchanligi, kichik termal kengayish koeffitsienti, yaxshi korroziyaga chidamlilik, past tolali zichlik va yaxshi rentgen nurlarini o'tkazish. Shu bilan birga, uning ta'sirga chidamliligi yomon va shikastlanishi oson, oksidlanish kuchli kislota ta'sirida sodir bo'ladi va metall bilan birlashganda metall karbonizatsiya, karburizatsiya va elektrokimyoviy korroziya sodir bo'ladi. Natijada, uglerod tolasini ishlatishdan oldin sirt bilan ishlov berish kerak.