I. Kristallstrukturens egenskaper
Skiktstruktur: Kristallstrukturen hos grafitiserad petroleumkoks består av plana nätverk av hexagonala kolatomer. Dessa plana nätverk är staplade lager för lager och bildar en typisk skiktstruktur. Skikten är sammankopplade med relativt svaga van der Waals-krafter, vilket ger grafit smörjförmåga och anisotropi.
Gitterkonstanter: Efter grafitiseringsbehandling närmar sig gitterkonstanterna (a₀ och c₀) för petroleumkoks de för naturlig grafit, vilket indikerar en hög grad av likhet i deras kristallstrukturer. Denna strukturella egenskap gör att grafitiserad petroleumkoks uppvisar utmärkt elektrisk och termisk ledningsförmåga.
Mikrokristallina parametrar: Med hjälp av röntgendiffraktion kan parametrar som mellanskiktsavstånd (d₀₀₂), genomsnittlig skiktdiameter (Lₐ) och staplingshöjd (Lc) för mikrokristallerna i grafitiserad petroleumkoks beräknas. Dessa parametrar återspeglar mikrokristallernas storlek och arrangemang och fungerar som viktiga indikatorer för att utvärdera grafitiseringsgraden.
II. Effekter av grafitiseringsprocessen
Övergång från amorft till kristallint tillstånd: Före grafitisering är kolstrukturen hos petroleumkoks amorf, kännetecknad av en "långsiktig oordnad, kortsiktigt ordnad" materialstruktur. Genom grafitiseringsbehandling (vanligtvis utförd vid höga temperaturer från 2500 °C till 3000 °C) omvandlas det amorfa kolet gradvis till en ordnad tredimensionell grafitkristallstruktur.
Ökning av mikrokristallitstorlek: Under grafitisering ökar den genomsnittliga tjockleken (Lc) och bredden (Lₐ) på kolgitterflingorna, medan avståndet mellan lager (d) minskar. Detta resulterar i en ökning av mikrokristallitstorleken och en mer perfekt kristallstruktur.
Minskning av resistivitet: När grafitiseringsgraden ökar minskar resistiviteten hos grafitiserad petroleumkoks avsevärt. Detta beror på att kolatomernas arrangemang blir mer ordnat under grafitiseringen, vilket gör att elektronerna kan röra sig friare inom lagerplanen och därigenom förbättra den elektriska ledningsförmågan.
III. Sambandet mellan mikrostruktur och egenskaper
Elektrisk ledningsförmåga: Den skiktade kristallstrukturen hos grafitiserad petroleumkoks gör att elektroner kan röra sig fritt inom skiktplanen, vilket resulterar i utmärkt elektrisk ledningsförmåga. Denna egenskap gör grafitiserad petroleumkoks allmänt tillämpbar inom områden som elektrodmaterial och ledande tillsatser.
Värmeledningsförmåga: Tack vare van der Waals-krafterna som förbinder lagren kan värme överföras snabbt inom lagerplanen. Följaktligen uppvisar grafitiserad petroleumkoks också god värmeledningsförmåga, vilket gör den lämplig för tillverkning av värmeavledningsmaterial och andra tillämpningar.
Mekaniska egenskaper: Kristallstrukturen hos grafitiserad petroleumkoks ger den en viss mekanisk hållfasthet. Jämfört med metalliska material resulterar dock dess skiktade struktur i svagare bindning mellan skikten, vilket leder till relativt lägre böj- och tryckhållfasthet. Denna prestandaegenskap ger grafitiserad petroleumkoks en tillämpningsfördel i scenarier där den behöver motstå vissa tryck men inte kräver hög hållfasthet.
Publiceringstid: 28 augusti 2025