I. Kjennetegn ved krystallstruktur
Lagstruktur: Krystallstrukturen til grafittisert petroleumskoks består av plane nettverk av sekskantede karbonatomer. Disse plane nettverkene er stablet lag på lag og danner en typisk lagstruktur. Lagene er forbundet med relativt svake van der Waals-krefter, som gir grafitt smøreevne og anisotropi.
Gitterkonstanter: Etter grafittbehandling nærmer gitterkonstantene (a₀ og c₀) til petroleumskoks seg de til naturlig grafitt, noe som indikerer en høy grad av likhet i krystallstrukturene deres. Denne strukturelle egenskapen gjør at grafittisert petroleumskoks kan vise utmerket elektrisk og termisk ledningsevne.
Mikrokrystallinske parametere: Ved hjelp av røntgendiffraksjon kan parametere som mellomlagsavstand (d₀₀₂), gjennomsnittlig lagdiameter (Lₐ) og stablingshøyde (Lc) for mikrokrystallene i grafittisert petroleumskoks beregnes. Disse parameterne gjenspeiler størrelsen og arrangementet av mikrokrystallene og fungerer som viktige indikatorer for å evaluere graden av grafittisering.
II. Effekter av grafittiseringsprosessen
Overgang fra amorf til krystallinsk tilstand: Før grafittisering er karbonstrukturen til petroleumskoks amorf, karakterisert av en "langtrekkende uordnet, korttrekkende ordnet" materialstruktur. Gjennom grafittiseringsbehandling (vanligvis utført ved høye temperaturer fra 2500 °C til 3000 °C) omdannes det amorfe karbonet gradvis til en ordnet tredimensjonal grafittkrystallstruktur.
Økning i mikrokrystallittstørrelse: Under grafittisering øker den gjennomsnittlige tykkelsen (Lc) og bredden (Lₐ) på karbongitterflakene, mens avstanden mellom lagene (d) reduseres. Dette resulterer i en økning i mikrokrystallittstørrelse og en mer perfekt krystallstruktur.
Reduksjon i resistivitet: Etter hvert som grafittiseringsgraden øker, reduseres resistiviteten til grafittisert petroleumskoks betydelig. Dette skyldes at karbonatomene blir mer ordnet under grafittiseringen, slik at elektronene kan bevege seg friere innenfor lagplanene, og dermed forbedre den elektriske ledningsevnen.
III. Forholdet mellom mikrostruktur og egenskaper
Elektrisk ledningsevne: Den lagdelte krystallstrukturen til grafittisert petroleumskoks gjør at elektroner kan bevege seg fritt innenfor lagplanene, noe som resulterer i utmerket elektrisk ledningsevne. Denne egenskapen gjør grafittisert petroleumskoks bredt anvendelig innen områder som elektrodematerialer og ledende tilsetningsstoffer.
Varmeledningsevne: På grunn av van der Waals-kreftene som forbinder lagene, kan varme overføres raskt innenfor lagplanene. Følgelig viser grafittisert petroleumskoks også god varmeledningsevne, noe som gjør den egnet for produksjon av varmeavledningsmaterialer og andre applikasjoner.
Mekaniske egenskaper: Krystallstrukturen til grafittisert petroleumskoks gir den en viss mekanisk styrke. Sammenlignet med metalliske materialer resulterer imidlertid den lagdelte strukturen i svakere binding mellom lagene, noe som fører til relativt lavere bøye- og trykkfasthet. Denne ytelsesegenskapen gir grafittisert petroleumskoks en fordel i scenarier der den må tåle visse trykk, men ikke krever høy styrke.
Publisert: 28. august 2025