Petsa :2022-05-28  Pinagmulan: Fiber Composites

Ang istraktura ng sala-sala ng perpektong graphite na kristal ay kabilang sa hexagonal crystal system, na isang multi-layer na overlapping na istraktura na binubuo ng mga carbon atom sa isang anim na miyembro na istraktura ng network ng singsing. Sa anim na miyembro na singsing, ang mga carbon atom ay nasa anyo ng sp 2 hybrid

Pangunahing istraktura

Ang istraktura ng sala-sala ng perpektong graphite na kristal ay kabilang sa hexagonal crystal system, na binubuo ng mga carbon atom na binubuo ng isang anim na miyembro na istraktura ng network ng singsing. Sa anim na miyembro na singsing, ang carbon atoms ay sp 2 hybridization umiiral. Sa sp2 hybridization, mayroong 1 2s electron at 2 2p electron hybridization, na bumubuo ng tatlong katumbas o malakas na mga bono, ang distansya ng bono ay 0.1421nm, ang average na enerhiya ng bono ay 627kJ/mol at ang mga anggulo ng bono ay 120 bawat isa.

Ang natitirang purong 2p orbital sa parehong eroplano ay patayo sa eroplano kung saan matatagpuan ang tatlong o bond, at ang mga N-bond ng carbon atoms na bumubuo sa N-bond ay parallel sa isa't isa at nagsasapawan upang bumuo ng isang malaking N. -buklod; Ang mga non-localized na electron sa n electron ay maaaring malayang gumagalaw parallel sa eroplano, na nagbibigay ng conductive properties. Maaari silang sumipsip ng nakikitang liwanag, na ginagawang itim ang grapayt. Ang puwersa ng van der Waals sa pagitan ng mga layer ng graphite ay mas mababa kaysa sa puwersa ng valence bond sa loob ng mga layer. Ang spacing sa pagitan ng mga layer ay 0.3354nm, at ang bond energy ay 5.4kJ/mol. Ang mga layer ng graphite ay sinusuray-suray ng kalahati ng hexagonal symmetry at inuulit sa bawat iba pang layer, na bumubuo ng ABAB..

Structure [4], at pinagkalooban ito ng self-lubrication at interlayer internal na kakayahan, tulad ng ipinapakita sa Figure 2-5. Ang carbon fiber ay isang microcrystalline stone-ink material na nakuha mula sa organic fiber sa pamamagitan ng carbonization at graphitization.

Ang microstructure ng carbon fiber ay katulad ng artipisyal na grapayt, na kabilang sa istraktura ng polycrystalline chaotic graphite. Ang pagkakaiba sa istraktura ng grapayt ay nakasalalay sa hindi regular na pagsasalin at pag-ikot sa pagitan ng mga atomic na layer (tingnan ang Larawan 2-6). Ang anim na elemento ng covalent bond ng network ay nakatali sa atomic layer ng - na karaniwang parallel sa fiber axis. Samakatuwid, sa pangkalahatan ay pinaniniwalaan na ang carbon fiber ay binubuo ng isang hindi maayos na istraktura ng grapayt kasama ang taas ng fiber axis, na nagreresulta sa isang napakataas na axial tensile modulus. Ang lamellar na istraktura ng grapayt ay may makabuluhang anisotropy, na ginagawang ang mga pisikal na katangian nito ay nagpapakita rin ng anisotropy.

Mga katangian at aplikasyon ng carbon fiber

Ang carbon fiber ay maaaring nahahati sa filament, staple fiber, at staple fiber. Ang mga mekanikal na katangian ay nahahati sa pangkalahatang uri at uri ng mataas na pagganap. Ang pangkalahatang lakas ng carbon fiber ay 1000 MPa, ang modulus ay tungkol sa 10OGPa. Ang high-performance na carbon fiber ay nahahati sa uri ng mataas na lakas (lakas 2000MPa, modulus 250GPa) at mataas na modelo (modulus sa itaas 300GPa). Ang lakas na higit sa 4000MPa ay tinatawag ding ultra-high strength type; Ang mga may modulus na higit sa 450GPa ay tinatawag na mga ultra-high na modelo. Sa pag-unlad ng industriya ng aerospace at aviation, lumitaw ang mataas na lakas at mataas na pagpahaba ng carbon fiber, at ang pagpahaba nito ay higit sa 2%. Ang malaking halaga ay polypropylene eye PAN-based na carbon fiber. Ang carbon fiber ay may mataas na axial strength at modulus, walang creep, magandang fatigue resistance, specific heat at electrical conductivity sa pagitan ng non-metal at metal, isang maliit na koepisyent ng thermal expansion, magandang corrosion resistance, mababang fiber density, at magandang X-ray transmission. Gayunpaman, ang epekto nito ay mahina at madaling masira, ang oksihenasyon ay nangyayari sa ilalim ng pagkilos ng malakas na acid, at ang metal carbonization, carburization, at electrochemical corrosion ay nangyayari kapag ito ay pinagsama sa metal. Bilang resulta, ang carbon fiber ay kailangang tratuhin sa ibabaw bago gamitin.