Tarehe :2022-05-28  Chanzo: Fiber Compposites

Muundo wa kimiani wa kioo bora cha grafiti ni wa mfumo wa fuwele wa hexagonal, ambao ni muundo wa safu nyingi unaoingiliana unaojumuisha atomi za kaboni katika muundo wa mtandao wa pete wenye wanachama sita. Katika pete yenye wanachama sita, atomi za kaboni ziko katika mfumo wa sp 2 mseto

Muundo wa msingi

Muundo wa kimiani wa kioo bora cha grafiti ni wa mfumo wa fuwele wa hexagonal, ambao unajumuisha atomi za kaboni zinazojumuisha muundo wa mtandao wa pete wenye wanachama sita. Katika pete ya wanachama sita, atomi za kaboni ni sp 2 mseto upo. Katika mseto wa sp2, kuna elektroni 1 na 2 2p mseto wa elektroni, na kutengeneza vifungo vitatu sawa vya o, umbali wa dhamana ni 0.1421nm, wastani wa nishati ya dhamana ni 627kJ/mol na pembe za dhamana ni 120 kila mmoja.

Mizunguko safi ya 2p iliyobaki katika ndege hiyo hiyo ni sawa na ndege ambapo vifungo vitatu viko, na N-bondi za atomi za kaboni zinazounda N-bond ni sambamba na kila mmoja na huingiliana na kuunda N kubwa. - kifungo; Elektroni zisizo za ujanibishaji kwenye elektroni n zinaweza kusonga kwa uhuru sambamba na ndege, na kuipa sifa za upitishaji. Wanaweza kunyonya mwanga unaoonekana, na kufanya grafiti nyeusi. Nguvu ya van der Waals kati ya tabaka za grafiti ni ndogo sana kuliko nguvu ya dhamana ya valence ndani ya tabaka. Nafasi kati ya tabaka ni 0.3354nm, na nishati ya dhamana ni 5.4kJ/mol. Tabaka za grafiti huteleza kwa nusu ya ulinganifu wa hexagonal na kurudiwa katika kila safu nyingine, na kutengeneza ABAB.

Muundo [4], na kuupa uwezo wa ndani wa kujilainisha na kuunganisha, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 2-5. Nyuzi za kaboni ni nyenzo ya wino ya mawe ya microcrystalline inayopatikana kutoka kwa nyuzi za kikaboni kwa uenezaji wa kaboni na grafiti.

Muundo mdogo wa nyuzi za kaboni ni sawa na ule wa grafiti ya bandia, ambayo ni ya muundo wa grafiti ya machafuko ya polycrystalline. Tofauti kutoka kwa muundo wa grafiti iko katika tafsiri isiyo ya kawaida na mzunguko kati ya tabaka za atomiki (ona Mchoro 2-6). Kifungo shirikishi cha mtandao chenye vipengele sita kimefungwa kwenye safu ya atomiki ya - ambayo kimsingi inalingana na mhimili wa nyuzi. Kwa hiyo, kwa ujumla inaaminika kuwa nyuzinyuzi za kaboni zinajumuisha muundo wa grafiti usio na utaratibu pamoja na urefu wa mhimili wa nyuzi, na kusababisha moduli ya juu sana ya axial tensile. Muundo wa lamellar wa grafiti una anisotropy muhimu, ambayo inafanya mali yake ya kimwili pia kuonyesha anisotropy.

Mali na matumizi ya fiber kaboni

Nyuzi za kaboni zinaweza kugawanywa katika nyuzi, nyuzi kuu, na nyuzi kuu. Mali ya mitambo imegawanywa katika aina ya jumla na aina ya juu ya utendaji. Nguvu ya jumla ya nyuzi kaboni ni MPa 1000, moduli ni karibu 10OGPa. Fiber ya kaboni yenye utendaji wa juu imegawanywa katika aina ya nguvu ya juu (nguvu 2000MPa, modulus 250GPa) na mfano wa juu (moduli zaidi ya 300GPa). Nguvu kubwa kuliko 4000MPa pia inaitwa aina ya nguvu ya juu-juu; Wale walio na moduli kubwa kuliko 450GPa huitwa mifano ya juu zaidi. Pamoja na maendeleo ya tasnia ya anga na anga, nguvu ya juu na urefu wa juu wa nyuzi za kaboni zimeonekana, na urefu wake ni zaidi ya 2%. Kiasi kikubwa ni polypropen jicho PAN-based carbon fiber. Fiber ya kaboni ina nguvu ya juu ya axial na moduli, hakuna kutambaa, upinzani mzuri wa uchovu, joto maalum na upitishaji wa umeme kati ya zisizo za chuma na chuma, mgawo mdogo wa upanuzi wa mafuta, upinzani mzuri wa kutu, msongamano mdogo wa nyuzi, na maambukizi mazuri ya X-ray. Hata hivyo, upinzani wake wa athari ni mbaya na ni rahisi kuharibu, oxidation hutokea chini ya hatua ya asidi kali, na carbonization ya chuma, carburization, na kutu ya electrochemical hutokea wakati ni pamoja na chuma. Kama matokeo, nyuzi za kaboni lazima zitibiwe kwa uso kabla ya matumizi.