I. Характеристики на кристалната структура
Слоеста структура: Кристалната структура на графитизирания нефтен кокс се състои от планарни мрежи от шестоъгълни въглеродни атоми. Тези планарни мрежи са подредени слой по слой, образувайки типична слоеста структура. Слоевете са свързани чрез относително слаби ван дер Ваалсови сили, които придават на графита смазваща способност и анизотропия.
Константи на решетката: След обработка с графитизация, константите на решетката (a₀ и c₀) на нефтения кокс се доближават до тези на естествения графит, което показва висока степен на сходство в техните кристални структури. Тази структурна характеристика позволява на графитизирания нефтен кокс да проявява отлична електрическа и топлопроводимост.
Микрокристални параметри: С помощта на рентгенова дифракция могат да се изчислят параметри като междуслойно разстояние (d₀₀₂), среден диаметър на слоя (Lₐ) и височина на подреждане (Lc) на микрокристалите в графитизиран нефтен кокс. Тези параметри отразяват размера и разположението на микрокристалите и служат като важни показатели за оценка на степента на графитизация.
II. Ефекти от процеса на графитизация
Преход от аморфно към кристално състояние: Преди графитизацията, въглеродната структура на нефтения кокс е аморфна, характеризираща се с материална структура с „далечно разпоредена, късоразположена“ структура. Чрез графитизационна обработка (обикновено извършвана при високи температури, вариращи от 2500°C до 3000°C), аморфният въглерод постепенно се трансформира в подредена триизмерна графитна кристална структура.
Увеличаване на размера на микрокристалитите: По време на графитизацията средната дебелина (Lc) и ширина (Lₐ) на люспите на въглеродната решетка се увеличават, докато междуслойното разстояние (d) намалява. Това води до увеличаване на размера на микрокристалитите и по-съвършена кристална структура.
Намаляване на съпротивлението: С увеличаване на степента на графитизация, съпротивлението на графитизирания нефтен кокс значително намалява. Това е така, защото по време на графитизацията подредбата на въглеродните атоми става по-подредена, което позволява на електроните да се движат по-свободно в равнините на слоя, като по този начин се повишава електрическата проводимост.
III. Връзка между микроструктурата и свойствата
Електрическа проводимост: Слоеста кристална структура на графитизирания нефтен кокс позволява на електроните да се движат свободно в равнините на слоевете, което води до отлична електрическа проводимост. Това свойство прави графитизирания нефтен кокс широко приложим в области като електродни материали и проводими добавки.
Топлопроводимост: Благодарение на силите на ван дер Ваалс, свързващи слоевете, топлината може да се пренася бързо в равнините на слоевете. Следователно, графитизираният нефтен кокс също така показва добра топлопроводимост, което го прави подходящ за производство на материали за разсейване на топлината и други приложения.
Механични свойства: Кристалната структура на графитизирания нефтен кокс му осигурява известна механична якост. В сравнение с металните материали обаче, слоестата му структура води до по-слабо междуслойно свързване, което води до относително по-ниски якости на огъване и натиск. Тази характеристика дава на графитизирания нефтен кокс предимство при приложение в ситуации, където трябва да издържа на определени налягания, но не се изисква висока якост.
Време на публикуване: 28 август 2025 г.