Data :2022-05-28  Font: Fibre Composites

L'estructura de gelosia del cristall de grafit ideal pertany al sistema de cristalls hexagonals, que és una estructura superposada de múltiples capes composta d'àtoms de carboni en una estructura de xarxa d'anell de sis membres. A l'anell de sis membres, els àtoms de carboni es troben en forma d'híbrid sp 2

Estructura bàsica

L'estructura de gelosia del cristall de grafit ideal pertany al sistema de cristalls hexagonals, que es compon d'àtoms de carboni composts per una estructura de xarxa d'anell de sis membres. En l'anell de sis membres, els àtoms de carboni són sp 2 hi ha hibridació. En la hibridació sp2, hi ha hibridació d'electrons 1 2s i 2 2p, formant tres enllaços forts equivalents, la distància d'enllaç és de 0,1421 nm, l'energia d'enllaç mitjana és de 627 kJ/mol i els angles d'enllaç són de 120 entre si.

Els orbitals 2p purs restants en el mateix pla són perpendiculars al pla on es troben els tres enllaços o, i els enllaços N dels àtoms de carboni que formen l'enllaç N són paral·lels entre si i se superposen per formar un gran N. -llaç; Els electrons no localitzats de l'electró n es poden moure lliurement paral·lels al pla, donant-li propietats conductores. Poden absorbir la llum visible, fent que el grafit sigui negre. La força de van der Waals entre les capes de grafit és molt menor que la força d'enllaç de valència dins de les capes. L'espai entre les capes és de 0,3354 nm i l'energia d'enllaç és de 5,4 kJ/mol. Les capes de grafit estan esglaonades per la meitat de la simetria hexagonal i es repeteixen en capes altres, formant ABAB.

Estructura [4], i dotar-la d'autolubricació i capacitat interna entre capes, tal com es mostra a la figura 2-5. La fibra de carboni és un material de tinta de pedra microcristal·lina obtingut a partir de fibra orgànica per carbonització i grafitització.

La microestructura de la fibra de carboni és similar a la del grafit artificial, que pertany a l'estructura del grafit caòtic policristalí. La diferència amb l'estructura del grafit rau en la translació i la rotació irregulars entre les capes atòmiques (vegeu la figura 2-6). L'enllaç covalent de la xarxa de sis elements està unit a la capa atòmica de - que és bàsicament paral·lela a l'eix de la fibra. Per tant, generalment es creu que la fibra de carboni es compon d'una estructura de grafit desordenada al llarg de l'alçada de l'eix de la fibra, donant lloc a un mòdul de tracció axial molt elevat. L'estructura lamel·lar del grafit té una anisotropia important, la qual cosa fa que les seves propietats físiques també mostrin anisotropia.

Propietats i aplicacions de la fibra de carboni

La fibra de carboni es pot dividir en filaments, fibra discontinua i fibra discontinua. Les propietats mecàniques es divideixen en tipus general i tipus d'alt rendiment. La força general de la fibra de carboni és de 1000 MPa, el mòdul és d'uns 10OGPa. La fibra de carboni d'alt rendiment es divideix en tipus d'alta resistència (resistència 2000MPa, mòdul 250GPa) i model alt (mòdul superior a 300GPa). La força superior a 4000MPa també s'anomena tipus de resistència ultra alta; Els que tenen un mòdul superior a 450 GPa s'anomenen models ultra-alts. Amb el desenvolupament de la indústria aeroespacial i de l'aviació, ha aparegut fibra de carboni d'alta resistència i gran allargament, i el seu allargament és superior al 2%. La gran quantitat és fibra de carboni a base de PAN d'ulls de polipropilè. La fibra de carboni té una gran resistència i mòdul axial, sense fluïdesa, bona resistència a la fatiga, calor específica i conductivitat elèctrica entre el metall i el metall, un petit coeficient d'expansió tèrmica, bona resistència a la corrosió, baixa densitat de fibra i bona transmissió de raigs X. Tanmateix, la seva resistència a l'impacte és pobra i fàcil de danyar, l'oxidació es produeix sota l'acció d'un àcid fort i la carbonització del metall, la carburació i la corrosió electroquímica es produeixen quan es combina amb metall. Com a resultat, la fibra de carboni s'ha de tractar superficialment abans d'utilitzar-la.