Tanggal :2022-05-28  Sumber: Serat Komposit

Struktur kisi kristal grafit ideal termasuk dalam sistem kristal heksagonal, yang merupakan struktur tumpang tindih multi-lapisan yang terdiri dari atom karbon dalam struktur jaringan cincin beranggota enam. Pada cincin beranggota enam, atom karbon berbentuk hibrida sp2

Struktur dasar

Struktur kisi kristal grafit ideal milik sistem kristal heksagonal, yang terdiri dari atom karbon yang tersusun dari struktur jaringan cincin beranggota enam. Pada cincin beranggota enam, atom karbon adalah hibridisasi sp2. Dalam hibridisasi sp2, terdapat hibridisasi 1 2s elektron dan 2 2p elektron, membentuk tiga ikatan ekuivalen atau kuat, jarak ikatan 0,1421nm, energi ikatan rata-rata 627kJ/mol dan sudut ikatan 120 satu sama lain.

Orbital 2p murni yang tersisa pada bidang yang sama tegak lurus terhadap bidang di mana tiga ikatan o berada, dan ikatan N dari atom karbon yang membentuk ikatan N sejajar satu sama lain dan tumpang tindih untuk membentuk N besar -menjalin kedekatan; Elektron yang tidak terlokalisasi pada n elektron dapat bergerak bebas sejajar dengan bidang, memberikan sifat konduktif. Mereka dapat menyerap cahaya tampak, membuat grafit menjadi hitam. Gaya van der Waals antara lapisan grafit jauh lebih kecil daripada gaya ikatan valensi di dalam lapisan. Jarak antar lapisan adalah 0,3354 nm, dan energi ikatannya adalah 5,4 kJ/mol. Lapisan grafit terhuyung-huyung setengah dari simetri heksagonal dan berulang di setiap lapisan lainnya, membentuk ABAB..

Struktur [4], dan memberikannya dengan self-lubrication dan interlayer kemampuan internal, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2-5. Serat karbon adalah bahan tinta batu mikrokristalin yang diperoleh dari serat organik melalui karbonisasi dan grafitisasi.

Struktur mikro serat karbon mirip dengan grafit buatan, yang termasuk dalam struktur grafit semrawut polikristalin. Perbedaan dari struktur grafit terletak pada translasi dan rotasi yang tidak teratur antara lapisan atom (lihat Gambar 2-6). Ikatan kovalen jaringan enam elemen terikat pada lapisan atom - yang pada dasarnya sejajar dengan sumbu serat. Oleh karena itu, secara umum diyakini bahwa serat karbon terdiri dari struktur grafit yang tidak teratur sepanjang ketinggian sumbu serat, menghasilkan modulus tarik aksial yang sangat tinggi. Struktur pipih grafit memiliki anisotropi yang signifikan, yang membuat sifat fisiknya juga menunjukkan anisotropi.

Properti dan aplikasi serat karbon

Serat karbon dapat dibagi menjadi filamen, serat stapel, dan serat stapel. Sifat mekanik dibagi menjadi tipe umum dan tipe kinerja tinggi. Kekuatan serat karbon Umum adalah 1000 MPa, modulusnya sekitar 10OGPa. Serat karbon berkinerja tinggi dibagi menjadi tipe kekuatan tinggi (kekuatan 2000MPa, modulus 250GPa) dan model tinggi (modulus di atas 300GPa). Kekuatan lebih besar dari 4000MPa juga disebut tipe kekuatan ultra-tinggi; Model dengan modulus lebih besar dari 450GPa disebut model ultra-tinggi. Dengan perkembangan industri kedirgantaraan dan penerbangan, serat karbon kekuatan tinggi dan elongasi tinggi telah muncul, dan elongasinya lebih besar dari 2%. Jumlah besar adalah serat karbon berbasis polypropylene eye PAN. Serat karbon memiliki kekuatan aksial dan modulus yang tinggi, tidak ada creep, ketahanan lelah yang baik, panas spesifik dan konduktivitas listrik antara non-logam dan logam, koefisien muai panas yang kecil, ketahanan korosi yang baik, kepadatan serat yang rendah, dan transmisi sinar-X yang baik. Namun, ketahanan benturannya buruk dan mudah rusak, oksidasi terjadi di bawah aksi asam kuat, dan karbonisasi logam, karburisasi, dan korosi elektrokimia terjadi saat dikombinasikan dengan logam. Akibatnya, serat karbon harus dirawat permukaannya sebelum digunakan.