التاريخ: 2022-05-28 المصدر: الألياف المركبة

تنتمي البنية الشبكية لبلورة الجرافيت المثالية إلى النظام البلوري السداسي ، وهو عبارة عن بنية متداخلة متعددة الطبقات تتكون من ذرات الكربون في بنية شبكة حلقة مكونة من ستة أعضاء. في الحلقة المكونة من ستة أعضاء ، تكون ذرات الكربون على شكل sp 2 هجين

تركيب اساسي

ينتمي الهيكل الشبكي لبلورة الجرافيت المثالية إلى النظام البلوري السداسي ، والذي يتكون من ذرات الكربون المكونة من بنية شبكة حلقة مكونة من ستة أعضاء. في الحلقة المكونة من ستة أعضاء ، تكون ذرات الكربون sp 2 تهجينًا موجودًا. في تهجين sp2 ، يوجد تهجين إلكترون 1 2s و 2 2p إلكترون ، مما يشكل ثلاثة روابط قوية مكافئة ، ومسافة الرابطة هي 0.1421 نانومتر ، ومتوسط ​​طاقة الرابطة 627kJ / mol وزوايا الرابطة 120 بعضها البعض.

المدارات النقية المتبقية 2p في نفس المستوى متعامدة على المستوى حيث توجد الروابط الثلاث ، والروابط N لذرات الكربون التي تشكل الرابطة N تكون موازية لبعضها البعض وتتداخل لتشكيل N كبير. -كفالة؛ يمكن للإلكترونات غير الموضعية الموجودة على الإلكترون n أن تتحرك بحرية موازية للمستوى ، مما يمنحها خصائص موصلة. يمكنهم امتصاص الضوء المرئي ، مما يجعل الجرافيت أسود. قوة فان دير فال بين طبقات الجرافيت أقل بكثير من قوة رابطة التكافؤ داخل الطبقات. التباعد بين الطبقات هو 0.3354 نانومتر ، وطاقة الرابطة 5.4 كيلو جول / مول. طبقات الجرافيت متداخلة بنصف التناظر السداسي وتتكرر في كل طبقة أخرى ، مكونة ABAB ..

الهيكل [4] ، ومنحه التشحيم الذاتي والقدرة الداخلية للطبقة البينية ، كما هو موضح في الشكل 2-5. ألياف الكربون عبارة عن مادة حبر حجرية بلورية دقيقة يتم الحصول عليها من الألياف العضوية عن طريق الكربنة والجرافيت.

تشبه البنية المجهرية لألياف الكربون تلك الموجودة في الجرافيت الاصطناعي ، الذي ينتمي إلى هيكل الجرافيت الفوضوي متعدد الكريستالات. يكمن الاختلاف عن بنية الجرافيت في الترجمة غير المنتظمة والدوران بين الطبقات الذرية (انظر الشكل 2-6). ترتبط الرابطة التساهمية للشبكة المكونة من ستة عناصر في الطبقة الذرية - والتي تكون في الأساس موازية لمحور الألياف. لذلك ، يُعتقد عمومًا أن ألياف الكربون تتكون من هيكل جرافيت مضطرب على طول محور الألياف ، مما ينتج عنه معامل شد محوري مرتفع للغاية. يحتوي الهيكل الرقائقي للجرافيت على تباين كبير ، مما يجعل خواصه الفيزيائية تظهر أيضًا تباينًا.

خصائص وتطبيقات ألياف الكربون

يمكن تقسيم ألياف الكربون إلى خيوط وألياف أساسية وألياف أساسية. تنقسم الخواص الميكانيكية إلى النوع العام والنوع عالي الأداء. قوة ألياف الكربون العامة 1000 ميجا باسكال ، المعامل حوالي 10OGPa. تنقسم ألياف الكربون عالية الأداء إلى نوع عالي القوة (قوة 2000MPa ، معامل 250GPa) ونموذج عالي (معامل أعلى من 300GPa). القوة الأكبر من 4000MPa تسمى أيضًا نوع القوة العالية جدًا ؛ تسمى تلك التي لديها معامل أكبر من 450GPa نماذج فائقة الارتفاع. مع تطور صناعة الطيران والطيران ، ظهرت قوة عالية وألياف كربون عالية الاستطالة ، واستطالة أكبر من 2٪. الكمية الكبيرة عبارة عن ألياف كربونية من مادة البولي بروبيلين تعتمد على PAN. تتميز ألياف الكربون بقوة ومعامل محورية عالية ، ولا تزحف ، ومقاومة جيدة للتعب ، وحرارة محددة وموصلية كهربائية بين المعادن وغير المعدنية ، ومعامل صغير للتمدد الحراري ، ومقاومة جيدة للتآكل ، وكثافة ألياف منخفضة ، ونقل جيد للأشعة السينية. ومع ذلك ، فإن مقاومة تأثيرها ضعيفة وسهلة التلف ، وتحدث الأكسدة تحت تأثير حمض قوي ، وتحدث كربنة المعادن ، والكربنة ، والتآكل الكهروكيميائي عندما يتم دمجها مع المعدن. نتيجة لذلك ، يجب معالجة سطح ألياف الكربون قبل الاستخدام.