Hverfing á 4 algengum myta um kolefnissúrefni! Leiðir, verndun, vatnsþjála og rotþjála

Afstaða við 4 algengar misskilningsatriði um kolefnissambönd! Leiðir rafmagn? Varnar undir skjóli? Vatnsþykkjandi? Mótstætt kórósum?

Frá þyngdarlýsnum hlutum í bílum og hágæða íþróttatækjum að lykilhlutum í loftfarasmiðjunni, hefir kolefnissambönd lengi fengið athygli opinberis með eiginleikana „létt eins og fjöður, sterkt eins og stál“. En með vaxandi vinsældum hafa spurningar um eiginleika þeirra margfaldast: Sumir halda fram að „kolefnissambönd leiði rafmagn, svo símhnífur úr því blokkari merki“, en aðrir hafa áhyggjur af því að „kolefnissambönd hryngra við vatn og munu brjótast í rigningu.“ Aðrir spyrja aftur á móti hvort þau séu meira mótstætt kórósum en járn.

Þessi sér til hlutverks einföld spurningar birta kjarnalogík efniseiginda kolvetnis—það er hvorki „almenn efni“ né beltið af ýmsum „bannmálum“ sem orðið er að. Í dag munum við fjalla um fjóra helstu spurningarnar á auðveldan máta, skera niður á grundvallaratriði og gefa svör sem byggja á raunverulegum notkunarmöguleikum til að hjálpa þér að virkilega skilja kolvetn!

Sp1: Heyrðirðu að kolvetn sé leiðandi?

Sv1: Já, það leiðir rafmagn í áttinni á hærnanum, en það er ekki eins og járn!

Margir telja með villu að kolvetn sé „insulerunarefni“, en í raun hefir hreint kolvetn mjög góða rafleiðni—þetta kemur fram af sameindagerð hennar: Kolvetn myndar grafít-líka uppbyggingu þar sem koleiningar eru skipulagðar í sexhyrninga net. Lausar rafeindir geta færst frjálslega innan samhengils π-bondanna, svo sem að hafa „sprengisvæði“ fyrir rafeindir, og þannig verður leiðni möguleg.

Hins vegar er leiðarlagnir þess mun mismunandi frá málmum eins og kopar eða ál:

(1) Stefnubundin leiðarlagni: Kolvetni sýnir sterkari leiðslu í ásinarstefnu (lengdina að mati) og veikari tvíhliða leiðslu (í þvermál), en málmur leiðir rafmagn jafnt í allar áttir;
(2) Aðeins lægri leiðslueffektivitet: Viðtand Kolvetnisvafirnar eru á bilinu 10⁻³ til 10⁻⁴ Ω·m (breytilegt eftir tilteknum kröfum), langt hærri en kopar (1,72×10⁻⁸ Ω·m), sem gerir það óhentugt sem beinur kaupstaður fyrir metalltråð;
(3) Samsetningar efni gætu verið íhlutalega eða algjörlega óleiðandi: Flestar "kolvetnis- vörur " sem við sjáum daglega (t.d. kolvetnisracketar, hlutar í ökutækjum) eru í raun "kolvetnisfortynd samsetningarefni" (CFRP). Ef grunnurinn er óleiðandi efni eins og epóxýharðefni og kolvetniströndin myndar ekki samfellda leiðslukennd, getur samsetningarefnið haft íhlutalega eða algjörlega óleiðandi eiginleika.
Praktísk notkun: Með því að nýta leidranseiginleika kolvetnisins er hægt að framleiða andstatíska gólf og efni til verndar gegn rafeindavöldum. Með því að stjórna innihaldi vetnislagsins er einnig hægt að búa til insulerandi kolvetnis samsetningar til að uppfylla ýmsar notkun kröfur.

Q2: Getur það verndað gegn tölvuskráningum eins og steypa?

A2: Já, en það krefst myndunar samfelldrar leiðar fyrir rafstraum.

Grundvallaratriði verndar gegn rafeindavöldum er „að mynda lokaða holrými með leiðandi efnum til að afbjarga, eyða eða leiða rafeindavöld til jörðunar“. Steypa er mjög gott verndarefni vegna þess að hún er samfelld leiðari sem getur algjörlega verndað gegn rafeindavöldum.

HVort kolvetni geti verndað gegn tölvuskráningum hangir á því hvort samfelld leið fyrir rafstraum sé mynduð:
(1) Hreint kolvetni / hátt innihald samfellds kolvetnisvöru :Ná ákveðinni skjólkraftaverkanleika! Til dæmis mynda hlutir úr fötum af hreinum kolefnisvatni eða forgangsmiklum kolefnisefnum samfellda rafleiðandi netkerfi í gegnum vafning á vöðvum, sem endurspegla einhverjar rafeindavögvar. Skjólkraftaverkanleiki (SE) er venjulega á bilinu 30 til 60 dB (nóg fyrir almennar iðnaðar- og borgaraumsóknir), þó aðeins lægri en hjá málmtækjum (60 til 100 dB+).
(2) Lág-magn / Aftaka kolefnisefni: Ef kolefnisefni eru eingöngu „dreifð“ innan vatnsinsuleringar án þess að mynda samfelldan netkerfi, virka þau eins og „brotnar rafdrættir“ og bjóða næstum engan skjólkraft;
(3) Lausnir til aukningar: Með því að setja metallýsingu á yfirborð efnisins eða blanda við rafleiðandi fyllitæki (t.d. kolefnisnanorör) er hægt að auki verkanleika skjólkrafts kolefnisefnanna marktækt, jafnvel að ná máltnivé.
Til dæmis: Farsímakerfi úr kolefnissúrefni sem er gerð úr þéttu samfelldu kolefnissúrefnisefi getur aðeins veikið stöður (þó svo notkun í venjulegum aðstæðum sé ekki áhrifin); en venjulegt kolefnissúrefni vafefi (CFRP), vegna dreifingar á símunum, hefir næstum engin áhrif á móttöku stöðla.

Q3: Er kolefnissúrefni "óhrognveikt"?

A3: Hreint kolefnissúrefni er ekki tilhlýtt; samsett efni hanga á grunn- og verndareiginleikum.

Fyrst, skulum við clarast: Hreint kolefnissúrefni er ekki óhrognveikt! Kolefnissúrefni hefir stöðugu efnasambandsbyggingu sem brotnar ekki við vatn. Það mun ekki rjúka né missa á styrk í vatni, og jafnvel undir vatni (til dæmis í dýpköfunarbúnaði eða undirvatnsróbotum) er hreint kolefnissúrefni notað sem frábærur byggingarefni.

Hins vegar gætu „kolefnissúrefnisvörur“ (samsettar efni) sem við sjáum oft verið „óhrognveikar“.

Aðalkvillið liggur í grunnefninu og tengingu milli laganna:
(1) Ef samansettu matríkisins er epóxíharðefni, polyesterharðefni o.s.frv., leyfir langvarandi upplausn vatninu að smella inn í innra hluta harðefnisins eða við tengingarsvæðið milli fibru og harðefnis, sem leidir til:
1) Hröfnun og eldrunarferli harðefnis, sem minnkar styrkleika efnisins;
2) Afturhald fibru frá harðefni (tengingarbilun), sem veldur „skiptingu“;
(2) Sérhannaðar samsett efni eru „vatnsþjöðin“: Með því að gera harðefnið vatnsþjótt, setja á vatnsfrávendandi yfirborð (t.d. pólýúrethán eða flóresbundið yfirborð) eða nota matríkis með betri vatnsþjöðul (t.d. polyetheretherketone PEEK) geta kolefnissambönd geymt stöðugleika í raka umhverfi eða jafnvel við langvarandi upplausn.

Notkunarábendingar: - Forðist langvaran útsetningu fyrir rigningu eða upplausn fyrir venjuleg kolefnissambandsvörur (t.d. bakpoka, íþróttarlag). - Fyrir utanaðgerðir eða undirvatnsnotkun (t.d. pökkvar, dýfastæki), veldu sérstaklega vatnsþjöðin vörur.

Q4: Hversu ábræðisandlegt er það?

A4: „Varðandi við efnaárás“ en „viðkvæm fyrir hitaeyðingu“!

Kolvetni hefir framúrskarandi öll æða varnarmettun, sem hvarfist að stöðugri byggingu kolvetnismótekjanna:
(1) Varanamot syru- og sódareyðingu: Við roommálm getur kolvetnið orðið undan eyðingu frá algengum syru- og sódalausnum eins og saltsyra, sýrefellingu og natríumhýdroxíð. Í móti metalloplenum gerir það ekki upp rafefnafræðilega eyðingu, og er þess vegna vítt notað í efnafræðitækjum (t.d. rör fyrir flutning á eyðandi efnum, innlög í viðgerðarbálkum).
(2) Varanamot örugga lausvaraeyðingu: Kolvetnið er ólausanlegt í flestum öruggum lausum eins og áfli, aketón og bensíni, og brotnar ekki jafnvel eftir langvarandi útsetningu;
(3) Veikleiki: Viðkvæmni fyrir hitaeyðingu: Þetta er eina „rotsárásaróneyði“ kolrænsefjans – í lofti, hægri hitastig en 400°C valda því að kolrænsefji endursverki við súrefni (C + O₂ = CO₂), sem leiðir til hægðar oxunar, vigtarmissunar og minnkunar á styrk. Hins vegar heldur það áfram stöðugleika jafnvel við mjög há hitastig (yfir 1000°C) í óvirktunargasaumhverfi (t.d. köfnunarefni) eða í tómrymi.

Viðbótarsupplýsing: Kolrænsefji sjálft er ekki viðkvæmt háhitavaxn, þar sem aðalinnihaldurinn er kolgróf, sem gerir kleift að standa undir hitastigi yfir 1800°C í umhverfi án súrefnis. Hins vegar eru kolrænsefjakombín efna viðkvæm fyrir háhitavaxn, því að efnið í harðefnismyndinu (resin matrix) vex upp og missist í umhverfi með súrefni ef ofur 400°C, sem sker niður af virkni alls efnaflísarinnar. Í umhverfi með súrefni getur kolrænsefjið sjálft unnið undir hitastigi á bilinu 300°C–400°C.

Rósetmótrekst áhrifin af kolvetni samsett eru líklega áhrifin af grunninn. Ef grunnefnið hefir ekki góða mótrekst (t.d. venjulegur polyester grunnur), mun langvarandi útsetning fyrir kvalmt efni valda bilun í grunni, sem felur í sér að heildarafköst verði minni. Þess vegna verða kolvetni samsetningar sem notaðar eru í efnaframleiðslu að innihalda grunnefni með góðri mótrekst (t.d. vinyl ester grunnefni, breytt epoxy grunnefni).

Kjarni eiginleika kolvetnisins liggur í hugtakinu að "uppbygging ákvarðar afköst." Að skilja þessa eiginleika er lykillinn að nýta kosti hans á öruggan hátt – hvorki með ofmælt um "almenn viðhöfnun" né með að misskilja "takmarkanir" hans. Ef þig langar að skoða ákveðin notkunarsvæði (eins og kolvetni í rafrænum tækjum eða útivistarbúnaði), vinsamlegast skrifaðu athugasemd fyrir neðan!