I. Karakteristike kristalne strukture
Slojevita struktura: Kristalna struktura grafitiziranog naftnog koksa sastoji se od planarnih mreža heksagonalnih atoma ugljika. Ove planarne mreže su naslagane sloj po sloj, tvoreći tipičnu slojevitu strukturu. Slojevi su povezani relativno slabim van der Waalsovim silama, koje grafitu daju mazivost i anizotropiju.
Konstante rešetke: Nakon obrade grafitizacijom, konstante rešetke (a₀ i c₀) naftnog koksa približavaju se onima prirodnog grafita, što ukazuje na visok stupanj sličnosti u njihovim kristalnim strukturama. Ova strukturna značajka omogućuje grafitiziranom naftnom koksu izvrsnu električnu i toplinsku vodljivost.
Mikrokristalni parametri: Pomoću rendgenske difrakcije mogu se izračunati parametri poput međuslojnog razmaka (d₀₀₂), prosječnog promjera sloja (Lₐ) i visine slaganja (Lc) mikrokristala u grafitiziranom petrolejnom koksu. Ovi parametri odražavaju veličinu i raspored mikrokristala i služe kao važni pokazatelji za procjenu stupnja grafitizacije.
II. Učinci procesa grafitizacije
Prijelaz iz amorfnog u kristalno stanje: Prije grafitizacije, ugljikova struktura naftnog koksa je amorfna, karakterizirana strukturom materijala „dugodometnog neuređenog, kratkodometnog uređenog“. Procesom grafitizacije (obično provedenim na visokim temperaturama u rasponu od 2500 °C do 3000 °C), amorfni ugljik postupno se transformira u uređenu trodimenzionalnu kristalnu strukturu grafita.
Povećanje veličine mikrokristalita: Tijekom grafitizacije, prosječna debljina (Lc) i širina (Lₐ) pahuljica ugljikove rešetke se povećavaju, dok se međuslojni razmak (d) smanjuje. To rezultira povećanjem veličine mikrokristalita i savršenijom kristalnom strukturom.
Smanjenje otpora: Kako se stupanj grafitizacije povećava, otpor grafitiziranog naftnog koksa značajno se smanjuje. To je zato što tijekom grafitizacije raspored atoma ugljika postaje uređeniji, što omogućuje elektronima slobodnije kretanje unutar ravnina slojeva, čime se povećava električna vodljivost.
III. Odnos između mikrostrukture i svojstava
Električna vodljivost: Slojevita kristalna struktura grafitiziranog naftnog koksa omogućuje elektronima slobodno kretanje unutar ravnina slojeva, što rezultira izvrsnom električnom vodljivošću. Ovo svojstvo čini grafitizirani naftni koks široko primjenjivim u područjima kao što su elektrodni materijali i vodljivi aditivi.
Toplinska vodljivost: Zbog van der Waalsovih sila koje povezuju slojeve, toplina se može brzo prenositi unutar ravnina slojeva. Posljedično, grafitizirani naftni koks također pokazuje dobru toplinsku vodljivost, što ga čini pogodnim za proizvodnju materijala za odvođenje topline i druge primjene.
Mehanička svojstva: Kristalna struktura grafitiziranog naftnog koksa daje mu određenu mehaničku čvrstoću. Međutim, u usporedbi s metalnim materijalima, njegova slojevita struktura rezultira slabijim međuslojnim vezama, što dovodi do relativno nižih savojnih i tlačnih čvrstoća. Ova karakteristika performansi daje grafitiziranom naftnom koksu prednost primjene u scenarijima gdje treba izdržati određene tlakove, ali ne zahtijeva visoku čvrstoću.
Vrijeme objave: 28. kolovoza 2025.