Data: 28/05/2022 Fonte: Compósitos de fibra

A estrutura de rede do cristal de grafite ideal pertence ao sistema de cristal hexagonal, que é uma estrutura sobreposta de várias camadas composta de átomos de carbono em uma estrutura de rede em anel de seis membros. No anel de seis membros, os átomos de carbono estão na forma de híbrido sp 2

Estrutura básica

A estrutura de rede do cristal de grafite ideal pertence ao sistema de cristal hexagonal, que é composto de átomos de carbono compostos por uma estrutura de rede em anel de seis membros. No anel de seis membros, os átomos de carbono são hibridação sp 2 existe. Na hibridização sp2, há hibridização de 1 elétron 2s e 2 elétrons 2p, formando três ligações fortes equivalentes, a distância de ligação é 0,1421nm, a energia média de ligação é 627kJ/mol e os ângulos de ligação são 120 entre si.

Os orbitais 2p puros restantes no mesmo plano são perpendiculares ao plano onde as três ligações o estão localizadas, e as ligações N dos átomos de carbono que compõem a ligação N são paralelas entre si e se sobrepõem para formar um grande N -vinculo; Os elétrons não localizados no elétron n podem se mover livremente paralelamente ao plano, dando-lhe propriedades condutivas. Eles podem absorver a luz visível, tornando o grafite preto. A força de van der Waals entre as camadas de grafite é muito menor do que a força de ligação de valência dentro das camadas. O espaçamento entre as camadas é de 0,3354 nm e a energia de ligação é de 5,4 kJ/mol. As camadas de grafite são escalonadas pela metade da simetria hexagonal e repetidas em camadas alternadas, formando ABAB.

Estrutura [4], e dotando-a de autolubrificação e capacidade interna de intercamada, conforme mostrado na Figura 2-5. A fibra de carbono é um material de tinta de pedra microcristalina obtido a partir de fibra orgânica por carbonização e grafitização.

A microestrutura da fibra de carbono é semelhante à do grafite artificial, que pertence à estrutura do grafite caótico policristalino. A diferença da estrutura do grafite está na translação e rotação irregulares entre as camadas atômicas (veja a Figura 2-6). A ligação covalente da rede de seis elementos está ligada à camada atômica de - que é basicamente paralela ao eixo da fibra. Portanto, acredita-se geralmente que a fibra de carbono é composta por uma estrutura de grafite desordenada ao longo da altura do eixo da fibra, resultando em um módulo de tração axial muito alto. A estrutura lamelar do grafite possui significativa anisotropia, o que faz com que suas propriedades físicas também apresentem anisotropia.

Propriedades e aplicações da fibra de carbono

A fibra de carbono pode ser dividida em filamentos, fibras descontínuas e fibras descontínuas. As propriedades mecânicas são divididas em tipo geral e tipo de alto desempenho. A resistência geral da fibra de carbono é de 1000 MPa, o módulo é de cerca de 10OGPa. A fibra de carbono de alto desempenho é dividida em tipo de alta resistência (resistência 2000MPa, módulo 250GPa) e modelo alto (módulo acima de 300GPa). Força superior a 4000MPa também é chamada de tipo de resistência ultra-alta; Aqueles com módulo superior a 450GPa são chamados de modelos ultra-altos. Com o desenvolvimento da indústria aeroespacial e da aviação, surgiram fibras de carbono de alta resistência e alto alongamento, cujo alongamento é superior a 2%. A grande quantidade é de fibra de carbono à base de PAN de olho de polipropileno. A fibra de carbono tem alta resistência axial e módulo, sem fluência, boa resistência à fadiga, calor específico e condutividade elétrica entre não-metal e metal, um pequeno coeficiente de expansão térmica, boa resistência à corrosão, baixa densidade de fibra e boa transmissão de raios-X. No entanto, sua resistência ao impacto é fraca e fácil de danificar, a oxidação ocorre sob a ação de ácidos fortes e a carbonização, carburação e corrosão eletroquímica do metal ocorrem quando ele é combinado com o metal. Como resultado, a fibra de carbono deve ter sua superfície tratada antes do uso.