Data :2022-05-28  Fonte: Fibre Composites

A estrutura de celosía do cristal de grafito ideal pertence ao sistema de cristal hexagonal, que é unha estrutura de varias capas superpostas composta por átomos de carbono nunha estrutura de rede de anel de seis membros. No anel de seis membros, os átomos de carbono están en forma de híbrido sp 2

Estrutura básica

A estrutura reticular do cristal de grafito ideal pertence ao sistema de cristal hexagonal, que está composto por átomos de carbono compostos por unha estrutura de rede de anel de seis membros. No anel de seis membros, os átomos de carbono son sp 2 hibridación existe. Na hibridación sp2, hai hibridación de electróns 1 2s e 2 electróns 2p, formando tres enlaces fortes equivalentes, a distancia de enlace é de 0,1421 nm, a enerxía de enlace media é de 627 kJ/mol e os ángulos de enlace son 120 entre si.

Os restantes orbitais 2p puros no mesmo plano son perpendiculares ao plano onde están situados os tres enlaces o, e os enlaces N dos átomos de carbono que forman o enlace N son paralelos entre si e se solapan para formar un gran N. -vínculo; Os electróns non localizados do electrón n poden moverse libremente paralelos ao plano, dándolle propiedades condutoras. Poden absorber a luz visible, facendo negro grafito. A forza de van der Waals entre as capas de grafito é moito menor que a forza de enlace de valencia dentro das capas. A distancia entre as capas é de 0,3354 nm e a enerxía de enlace é de 5,4 kJ/mol. As capas de grafito están escalonadas na metade da simetría hexagonal e repítense en todas as outras capas, formando ABAB.

Estrutura [4], e dotándoa de autolubricación e capacidade interna entre capas, como se mostra na Figura 2-5. A fibra de carbono é un material de tinta de pedra microcristalina obtido a partir de fibra orgánica por carbonización e grafitización.

A microestrutura da fibra de carbono é semellante á do grafito artificial, que pertence á estrutura do grafito caótico policristalino. A diferenza coa estrutura do grafito reside na translación e rotación irregulares entre as capas atómicas (ver Figura 2-6). O enlace covalente da rede de seis elementos está unido na capa atómica de - que é basicamente paralela ao eixe da fibra. Polo tanto, en xeral crese que a fibra de carbono está composta por unha estrutura de grafito desordenada ao longo da altura do eixe da fibra, o que resulta nun módulo de tracción axial moi elevado. A estrutura lamelar do grafito ten unha anisotropía significativa, o que fai que as súas propiedades físicas tamén mostren anisotropía.

Propiedades e aplicacións da fibra de carbono

A fibra de carbono pódese dividir en filamentos, fibras discontinuas e fibras discontinuas. As propiedades mecánicas divídense en tipo xeral e tipo de alto rendemento. A resistencia xeral da fibra de carbono é de 1000 MPa, o módulo é de aproximadamente 10OGPa. A fibra de carbono de alto rendemento divídese en tipo de alta resistencia (resistencia 2000MPa, módulo 250GPa) e modelo alto (módulo superior a 300GPa). A forza superior a 4000MPa tamén se denomina tipo ultra-alta resistencia; Os que teñen un módulo superior a 450 GPa chámanse modelos ultra-altos. Co desenvolvemento da industria aeroespacial e aeronáutica, apareceu fibra de carbono de alta resistencia e alongamento, e o seu alongamento é superior ao 2%. A gran cantidade é fibra de carbono a base de ollo de polipropileno PAN. A fibra de carbono ten unha alta resistencia e módulo axial, sen fluír, boa resistencia á fatiga, calor específica e condutividade eléctrica entre o metal e o metal, un pequeno coeficiente de expansión térmica, boa resistencia á corrosión, baixa densidade de fibra e boa transmisión de raios X. Non obstante, a súa resistencia ao impacto é pobre e fácil de danar, a oxidación prodúcese baixo a acción do ácido forte e a carbonización do metal, a carburación e a corrosión electroquímica ocorren cando se combina con metal. Como resultado, a fibra de carbono debe ser tratada superficialmente antes do seu uso.