碳材料基础讲述.ppt

* * * * * * * * * 晶体根据其在晶体理想外形或综合宏观物理性质中呈现的特征对称元素可划分为立方、六方、三方、四方、正交、单斜、三斜等7类，是为7个晶系，分属于3个不同的晶族。高级晶族中只有一个立方晶系；中级晶族中有六方、四方和三方三个晶系；低级晶族中有正交、单斜和三斜三个晶系。特征对称元素亦能确认与每种晶系对应晶胞的形状或晶胞参数相关性的特征。各晶系的晶胞类型一般用晶胞参数a、b、c和α、β、γ表示。其中a、b和c是晶胞三个边的长度，习惯上叫轴长，α、β和γ叫轴角，它们分别是b和c、a和c、a和b的夹角。如唯一高次轴方向四重轴或反轴的存在决定晶体属四方晶系并具有四方柱形状的晶胞，晶胞参数必有a=b≠c和α=β=γ=90°的相关性。 * 一个s电子跃迁到pz轨道上,这就有了4个单电子,然后进行sp2杂化,每个杂化轨道都跟另一个碳原子的杂化轨道形成σ键.最后剩下的那个未杂化的p轨道中的单电子在层与层之间运动.所以每个碳原子有3个电子形成σ键.另外一个电子用于形成层与层间的大π键.总共4个电子都参与成键. * 碳的物理性质 密度、气孔结构、气孔率 碳的化学性质 耐腐蚀、抗氧化 碳的机械性质 软、硬、塑性加工 碳的热学性质 热容、热膨胀系数、热导率 碳的电子性质 导体、绝缘体 碳的磁学性质 抗磁性、顺磁性 碳的光学性质 透明、不透明、半透明 碳的表面性质 润湿性、耐摩性 碳的核物理性质 中子减速 碳的生物相容性 3. 碳的性质 碳的物理性质 密度分为： 真密度----不包括气孔和裂隙在内的单位容积实体碳的质量. 体积密度----包括气孔和裂隙在内的单位容积碳的质量. 堆积密度----一定粒级的颗粒料的单位体积堆体积的质量 3. 碳的性质 碳的物理性质 气孔结构分为： 开气孔、闭气孔、贯通气孔； 微孔、过渡孔、大孔。 炭素材料的气孔结构应以多种参数综合描述，如气孔率、孔径及其分布、比表面积、形状因子等。 气孔率----试样中气孔体积占试样总体积的百分率. Pt=(V1+V2+V3)/V*100% Pt=(Dt-Dv)/Dt*100% 3. 碳的性质 碳的化学性质 炭素材料化学性质稳定，因此耐腐蚀。但在高温下与氧化性气体反应，或在强氧化性介质中发生氧化作用，在高温下熔解于金属并生成碳化物。 表征方法：TG、XRD、元素分析等 3. 碳的性质 3. 碳的性质 碳的机械性质 抗压强度----单向受压力作用破坏时，单位面积上所承受的荷载。 抗折强度----单位面积承受弯矩时的极限折断应力。 抗拉强度----拉伸断裂前所能够承受的最大拉应力。 弹性模量----材料所受应力与应变之间的关系。 蠕 变----在一定温度和较小的恒定外力下，材料形变随时间而逐渐增大的现象。 摩 擦 性——既耐磨又自润滑 3. 碳的性质 碳的机械性质 抗折强度----单位面积承受弯矩时的极限折断应力。 式中Re为试样抗折强度，MPa；F为试样折断时最大载荷， N； L为下刀口之间距离，mm；b为试样断面宽度，mm； h为试样断面高度，mm。 碳的机械性质 弹性模量 ----材料所受应力与应变之间的关系。 3. 碳的性质 * 1 * 1 碳的热学性质 比热容——不随炭材料的石墨化度和种类而变化 蒸气压——蒸气压低，可在高温真空条件下使用 热导率——石墨热导率呈各向异性，炭材料热导率与石墨化度成正比 ，与温度成反比。 热膨胀系数——固体材料的长度随温度升高而增大的现象称为线热膨胀。与石墨化度成反比。具有各向异性。 抗热震性——能经受温度的剧变而不受破坏的性能。 3. 碳的性质 碳的电磁性质 导电性——石墨在层面上导电性良好，在层间导电能力差。石墨化程度高的炭材料导电能力具有明显各向异性。 磁学性质——抗磁性，磁化率呈明显各向异性 3. 碳的性质 碳的光学性质 金刚石具有高的折射率的低的吸收系数。 拉曼光谱是分析碳结构最有效的手段。 3. 碳的性质 Thanks! * * 斯坦福大学的毛温迪（音译）和其研究生林宇（音译）领导的科研团队与卡内基研究所地球物理实验室的科学家们共同做出了这项发现。他们让碳的一种——玻璃碳承受40万倍的大气压力，制造出了这种新的碳的同素异形体。玻璃碳于上世纪50年代才被首次合成，其兼具玻璃、陶瓷和石墨烯的一些特质，应用范围很广。科学家们发现，新形式的碳在一个方向上能经受130万倍的大气压力，在其他方向上能承受60万倍的大气压力。除了金刚石之外，没有其他物质能承受如此大的压力，这表明，