თარიღი: 2022-05-28  წყარო: ბოჭკოვანი კომპოზიტები

იდეალური გრაფიტის კრისტალის გისოსის სტრუქტურა ეკუთვნის ექვსკუთხა კრისტალურ სისტემას, რომელიც წარმოადგენს მრავალშრიანი გადახურვის სტრუქტურას, რომელიც შედგება ნახშირბადის ატომებისგან ექვსწევრიანი რგოლის ქსელის სტრუქტურაში. ექვსწევრიან რგოლში ნახშირბადის ატომები sp 2 ჰიბრიდის სახითაა

ძირითადი სტრუქტურა

იდეალური გრაფიტის კრისტალის ბადისებრი სტრუქტურა ეკუთვნის ექვსკუთხა კრისტალურ სისტემას, რომელიც შედგება ნახშირბადის ატომებისგან, რომელიც შედგება ექვსწევრიანი რგოლის ქსელის სტრუქტურისგან. ექვსწევრიან რგოლში ნახშირბადის ატომები sp 2 ჰიბრიდიზაცია არსებობს. sp2 ჰიბრიდიზაციისას არის 1 2s ელექტრონი და 2 2p ელექტრონის ჰიბრიდიზაცია, რომლებიც ქმნიან სამ ეკვივალენტურ o ძლიერ ბმას, ბმის მანძილი არის 0,1421 ნმ, კავშირის საშუალო ენერგია 627 კჯ/მოლი და ბმის კუთხეები ერთმანეთის 120.

დარჩენილი სუფთა 2p ორბიტალები იმავე სიბრტყეში პერპენდიკულარულია სიბრტყის მიმართ, სადაც მდებარეობს სამი o ბმა, ხოლო ნახშირბადის ატომების N-ბმები, რომლებიც ქმნიან N- ბმას, ერთმანეთის პარალელურია და გადაფარავს დიდ N-ს. -ობლიგაცია; არალოკალიზებულ ელექტრონებს n ელექტრონზე შეუძლიათ თავისუფლად იმოძრაონ სიბრტყის პარალელურად, რაც მას ანიჭებს გამტარ თვისებებს. მათ შეუძლიათ ხილული სინათლის შთანთქმა, რაც გრაფიტს აშავებს. ვან დერ ვაალსის ძალა გრაფიტის ფენებს შორის გაცილებით ნაკლებია ვიდრე ვალენტური კავშირის ძალა ფენებში. ფენებს შორის მანძილი არის 0,3354 ნმ, ხოლო კავშირის ენერგია 5,4 კჯ/მოლი. გრაფიტის ფენები ტრიალებს ექვსკუთხა სიმეტრიის ნახევარზე და მეორდება ყველა მეორე ფენაში, ქმნიან ABAB.

სტრუქტურა [4] და მას თვითშეზეთვა და ფენების შიდა უნარის მინიჭება, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 2-5. ნახშირბადის ბოჭკოვანი არის მიკროკრისტალური ქვის მელნის მასალა, რომელიც მიიღება ორგანული ბოჭკოებისგან კარბონიზაციისა და გრაფიტიზაციით.

ნახშირბადის ბოჭკოს მიკროსტრუქტურა ხელოვნური გრაფიტის მსგავსია, რომელიც მიეკუთვნება პოლიკრისტალური ქაოტური გრაფიტის სტრუქტურას. განსხვავება გრაფიტის სტრუქტურისგან მდგომარეობს არარეგულარულ ტრანსლაციაში და ატომურ ფენებს შორის ბრუნვაში (იხ. სურათი 2-6). ექვს ელემენტიანი ქსელის კოვალენტური ბმა შეკრულია ატომურ შრეში - რომელიც ძირითადად პარალელურია ბოჭკოვანი ღერძის. აქედან გამომდინარე, ზოგადად მიჩნეულია, რომ ნახშირბადის ბოჭკო შედგება უწესრიგო გრაფიტის სტრუქტურისგან ბოჭკოების ღერძის სიმაღლის გასწვრივ, რაც იწვევს ძალიან მაღალ ღერძულ დაჭიმვის მოდულს. გრაფიტის ლამელარულ სტრუქტურას აქვს მნიშვნელოვანი ანიზოტროპია, რაც მის ფიზიკურ თვისებებს ასევე აჩვენებს ანიზოტროპიას.

ნახშირბადის ბოჭკოს თვისებები და გამოყენება

ნახშირბადის ბოჭკოვანი შეიძლება დაიყოს ძაფად, სამაგრ ბოჭკოდ და ძირითად ბოჭკოდ. მექანიკური თვისებები იყოფა ზოგად ტიპად და მაღალეფექტურ ტიპად. ნახშირბადის ბოჭკოების საერთო ძალა არის 1000 მპა, მოდული დაახლოებით 10 OGPa. მაღალი ხარისხის ნახშირბადის ბოჭკოვანი იყოფა მაღალი სიმტკიცის ტიპად (სიძლიერე 2000 მპა, მოდული 250 გპა) და მაღალ მოდელად (მოდული 300 გპა ზემოთ). 4000 მპა-ზე მეტ სიძლიერეს ასევე უწოდებენ ულტრა მაღალი სიმტკიცის ტიპს; 450 GPa-ზე მეტი მოდულის მქონე მოდელებს ულტრა მაღალ მოდელებს უწოდებენ. საჰაერო კოსმოსური და საავიაციო ინდუსტრიის განვითარებით, გაჩნდა მაღალი სიმტკიცის და მაღალი დრეკადობის ნახშირბადის ბოჭკოვანი და მისი დრეკადობა 2%-ზე მეტია. დიდი რაოდენობით არის პოლიპროპილენის თვალის PAN-ზე დაფუძნებული ნახშირბადის ბოჭკოვანი. ნახშირბადის ბოჭკოს აქვს მაღალი ღერძული სიძლიერე და მოდული, არ აქვს ცოცხალი, კარგი დაღლილობის წინააღმდეგობა, სპეციფიკური სითბო და ელექტრული გამტარობა არალითონსა და მეტალს შორის, თერმული გაფართოების მცირე კოეფიციენტი, კარგი კოროზიის წინააღმდეგობა, დაბალი ბოჭკოების სიმკვრივე და კარგი რენტგენის გადაცემა. თუმცა, მისი ზემოქმედების წინააღმდეგობა ცუდია და ადვილად ზიანდება, დაჟანგვა ხდება ძლიერი მჟავის მოქმედებით, ხოლო ლითონის კარბონიზაცია, კარბურიზაცია და ელექტროქიმიური კოროზია ხდება მეტალთან შერწყმისას. შედეგად, ნახშირბადის ბოჭკოს გამოყენებამდე ზედაპირული დამუშავება უნდა მოხდეს.