Dátum: 2022-05-28 Forrás: Fiber Composites

Az ideális grafitkristály rácsszerkezete a hatszögletű kristályrendszerhez tartozik, amely egy hattagú gyűrűhálózati szerkezetben szénatomokból álló többrétegű átfedő szerkezet. A hattagú gyűrűben a szénatomok sp 2 hibrid formájúak

Alapfelépítés

Az ideális grafitkristály rácsszerkezete a hatszögletű kristályrendszerhez tartozik, amely egy hattagú gyűrűhálózati szerkezetből álló szénatomokból áll. A hattagú gyűrűben a szénatomok sp 2 hibridizáció létezik. Az sp2 hibridizációban 1 2s elektron és 2 2p elektron hibridizáció van, három ekvivalens o erős kötést képezve, a kötés távolsága 0,1421 nm, az átlagos kötési energia 627kJ/mol, a kötési szögek pedig 120-osak egymással.

Az ugyanabban a síkban fennmaradó tiszta 2p pályák merőlegesek arra a síkra, ahol a három o kötés található, és az N-kötést alkotó szénatomok N-kötései párhuzamosak egymással, és átfedve nagy N-t alkotnak. -kötvény; Az n elektronon lévő nem lokalizált elektronok szabadon mozoghatnak a síkkal párhuzamosan, így vezető tulajdonságokat adnak neki. Képesek elnyelni a látható fényt, így a grafit feketévé válik. A grafitrétegek közötti van der Waals-erő sokkal kisebb, mint a rétegeken belüli vegyértékkötési erő. A rétegek közötti távolság 0,3354 nm, a kötési energia 5,4 kJ/mol. A grafitrétegek a hatszögletű szimmetria felével eltolódnak, és minden második rétegben megismétlődnek, ABAB-ot alkotva.

Szerkezet [4], valamint önkenőképességgel és rétegközi belső képességgel való felruházása a 2-5. ábrán látható módon. A szénszál egy mikrokristályos kő-tinta anyag, amelyet szerves szálakból karbonizálással és grafitizálással nyernek.

A szénszál mikroszerkezete hasonló a mesterséges grafitéhoz, amely a polikristályos kaotikus grafit szerkezetéhez tartozik. A grafitszerkezettől való eltérés az atomrétegek közötti szabálytalan transzlációban és forgásban rejlik (lásd 2-6. ábra). A hatelemes hálózat kovalens kötése a szál tengelyével alapvetően párhuzamos atomi rétegében kötődik. Ezért általában úgy gondolják, hogy a szénszál a szál tengelyének magassága mentén rendezetlen grafitszerkezetből áll, ami nagyon magas tengelyirányú húzómodulust eredményez. A grafit lamelláris szerkezete jelentős anizotrópiával rendelkezik, így fizikai tulajdonságai is anizotrópiát mutatnak.

A szénszál tulajdonságai és alkalmazásai

A szénszálak izzószálra, vágott szálra és vágott szálra oszthatók. A mechanikai tulajdonságok általános típusra és nagy teljesítményű típusra oszthatók. Az általános szénszál szilárdság 1000 MPa, a modulus körülbelül 10OGPa. A nagy teljesítményű szénszál nagy szilárdságú típusra (szilárdság 2000 MPa, modulus 250 GPa) és nagy modellre (300 GPa feletti modulus) van osztva. A 4000 MPa-nál nagyobb szilárdságot ultra-nagy szilárdságú típusnak is nevezik; A 450 GPa-nál nagyobb modulusú modelleket ultramagas modelleknek nevezzük. A repülőgépipar és a repülési ipar fejlődésével megjelent a nagy szilárdságú és nagy nyúlású szénszál, amelynek nyúlása meghaladja a 2%-ot. A nagy mennyiségben polipropilén szem PAN alapú szénszál. A szénszál nagy axiális szilárdsággal és modulussal rendelkezik, nincs kúszás, jó a fáradtságállósága, fajlagos hő- és elektromos vezetőképessége nem fém és fém között, kis hőtágulási együtthatóval, jó korrózióállósággal, alacsony szálsűrűséggel és jó röntgensugárzással rendelkezik. Ütésállósága azonban gyenge és könnyen sérülhet, erős sav hatására oxidálódik, fémmel kombinálva pedig a fémek elszenesedése, karburizálódása és elektrokémiai korróziója következik be. Ennek eredményeként a szénszálakat használat előtt felületkezeléssel kell ellátni.