Date  : 2022-05-28  Source : Composites de fibres

La structure en réseau du cristal de graphite idéal appartient au système cristallin hexagonal, qui est une structure multicouche superposée composée d'atomes de carbone dans une structure de réseau cyclique à six chaînons. Dans le cycle à six chaînons, les atomes de carbone sont sous forme d'hybride sp 2

Structure basique

La structure en réseau du cristal de graphite idéal appartient au système cristallin hexagonal, qui est composé d'atomes de carbone composés d'une structure de réseau cyclique à six chaînons. Dans le cycle à six chaînons, les atomes de carbone sont sp 2 hybridation existe. Dans l'hybridation sp2, il y a une hybridation d'électrons 1 2s et 2 électrons 2p, formant trois liaisons fortes équivalentes, la distance de liaison est de 0,1421 nm, l'énergie de liaison moyenne est de 627 kJ/mol et les angles de liaison sont de 120 entre eux.

Les orbitales 2p pures restantes dans le même plan sont perpendiculaires au plan où se trouvent les trois liaisons o, et les liaisons N des atomes de carbone qui composent la liaison N sont parallèles les unes aux autres et se chevauchent pour former un grand N -lier; Les électrons non localisés sur l'électron n peuvent se déplacer librement parallèlement au plan, lui conférant des propriétés conductrices. Ils peuvent absorber la lumière visible, rendant le graphite noir. La force de van der Waals entre les couches de graphite est bien inférieure à la force de liaison de valence à l'intérieur des couches. L'espacement entre les couches est de 0,3354 nm et l'énergie de liaison est de 5,4 kJ/mol. Les couches de graphite sont décalées de la moitié de la symétrie hexagonale et répétées dans toutes les autres couches, formant ABAB..

Structure [4], et en la dotant d'une capacité interne d'autolubrification et d'intercouche, comme illustré à la figure 2-5. La fibre de carbone est un matériau microcristallin d'encre de pierre obtenu à partir de fibres organiques par carbonisation et graphitisation.

La microstructure de la fibre de carbone est similaire à celle du graphite artificiel, qui appartient à la structure du graphite chaotique polycristallin. La différence avec la structure du graphite réside dans la translation et la rotation irrégulières entre les couches atomiques (voir Figure 2-6). La liaison covalente du réseau à six éléments est liée dans la couche atomique de - qui est fondamentalement parallèle à l'axe de la fibre. Par conséquent, on pense généralement que la fibre de carbone est composée d'une structure de graphite désordonnée le long de la hauteur de l'axe de la fibre, ce qui se traduit par un module de traction axiale très élevé. La structure lamellaire du graphite présente une anisotropie importante, ce qui fait que ses propriétés physiques présentent également une anisotropie.

Propriétés et applications de la fibre de carbone

La fibre de carbone peut être divisée en filament, fibre discontinue et fibre discontinue. Les propriétés mécaniques sont divisées en type général et type haute performance. La résistance générale de la fibre de carbone est de 1000 MPa, le module est d'environ 10OGPa. La fibre de carbone haute performance est divisée en type haute résistance (résistance 2000MPa, module 250GPa) et modèle haut (module supérieur à 300GPa). La force supérieure à 4000MPa est également appelée type à ultra haute résistance; Ceux dont le module est supérieur à 450GPa sont appelés modèles ultra-élevés. Avec le développement de l'industrie aérospatiale et aéronautique, une fibre de carbone à haute résistance et à allongement élevé est apparue, et son allongement est supérieur à 2%. La grande quantité est en fibre de carbone à base de PAN à œil en polypropylène. La fibre de carbone a une résistance et un module axial élevés, pas de fluage, une bonne résistance à la fatigue, une chaleur spécifique et une conductivité électrique entre le non-métal et le métal, un petit coefficient de dilatation thermique, une bonne résistance à la corrosion, une faible densité de fibres et une bonne transmission des rayons X. Cependant, sa résistance aux chocs est médiocre et facile à endommager, l'oxydation se produit sous l'action d'un acide fort et la carbonisation, la carburation et la corrosion électrochimique du métal se produisent lorsqu'il est combiné avec du métal. Par conséquent, la fibre de carbone doit être traitée en surface avant utilisation.