223

W tym miejscu może pojawić się pytanie: jak to możliwe, że grafit o właściwościach wytrzymałościowych na tyle słabych, iż w żeliwach traktowany jest jako pustki w metalowej osnowie, może być wykorzystywany jako wzmocnienie w kompozytach?

Wiadomo, że grafit krystalizuje w sieci heksagonalnej, w której poszczególne warstwy zwarcie wypełnione, ułożone w kolejności: ..ABABAB.. (to znaczy na przemian) są połączone za pomocą słabych wiązań Van der Waalsa (< 10 kJ/mol). Z drugiej strony między atomami węgla w każdej warstwie występują bardzo silne wiązania kowalencyjne wynoszące ok. 525 kJ/mol. Powoduje to znaczną anizotropię właściwości, w tym również mechanicznych, której miarą może być fakt, że teoretyczny moduł sprężystości wzdłuż warstw gęsto upakowanych wynosi 1000 GPa. podczas gdy w kierunku prostopadłym do nich tylko 35 GPa. Pomysł wykorzystania tej właśnie anizotropii był podstawą technologii włókien grafitowych. W połączeniu z małą gęstością (2 Mg/m³), włókna te mają imponujące właściwości, które podano w tablicy 3.4.

Tablica 3.4

Właściwości wybranych włókien węglowych

Włókno	Gęstość [Mg/m^3]	Moduł Younga [GPa]	Wytrzymałość na rozciąganie Ru [MPa]	Odkształcenie do zniszczenia eB [%]
RAYON Standard	1,6	40	500	1.25
HM	1.82	517
PAN
HS	1,8	230	4500	2.0
IM	1,76	290	3100	1.1
HM	1,86	380	2700	0,7
PUCH P-25	1,9	160	1400	0,9
P-75S	2.0	520	2100	0,4
P-120S	2,18	825	2200	0,3

Wytwarza się również włókna węglowe drążone oraz spiralne, z których pierwsze poprawiają odporność na obciążenia udarowe kompozytów o osnowie polimerowej, drugie zaś charakteryzują się bardzo dużym odkształceniem bez utraty elastyczności kompozytu.

Spotyka się informacje o próbach zastosowania włókien diamentowych, jednak ^r z inżynierskiego punktu widzenia, grafit pozostaje najważniejszą postacią węgla.

3.2.3.4. WŁÓKNA KORUNDOWE I KRZEMOWE

Włókna A1₂0₃ (korundowe) są polikrystaliczne i mogą mieć różną strukturę. Włókna te nigdy nie składają się w 100% z A1₂0₃, lecz zawierają pewną óość innych tlenków, spośród których najczęstszym jest Si0₂, stabilizujący

223