I. Kristallstruktuuri omadused
Kihiline struktuur: Grafitiseeritud naftakoksi kristallstruktuur koosneb kuusnurksete süsinikuaatomite tasapinnalistest võrgustikest. Need tasapinnalised võrgustikud on kiht-kihilt virnastatud, moodustades tüüpilise kihilise struktuuri. Kihid on ühendatud suhteliselt nõrkade van der Waalsi jõududega, mis annavad grafiidile määrimisomaduse ja anisotroopia.
Võrekonstandid: Pärast grafitiseerimist lähenevad naftakoksi võrekonstandid (a₀ ja c₀) loodusliku grafiidi omadele, mis näitab nende kristallstruktuuride suurt sarnasust. See struktuuriline omadus võimaldab grafitiseeritud naftakoksil omada suurepärast elektri- ja soojusjuhtivust.
Mikrokristallilised parameetrid: Röntgendifraktsiooni abil saab arvutada grafitiseerunud naftakoksi mikrokristallide parameetreid, näiteks vahekihtide vahekaugust (d₀₀₂), keskmist kihi läbimõõtu (Lₐ) ja virnastuskõrgust (Lc). Need parameetrid kajastavad mikrokristallide suurust ja paigutust ning on olulised näitajad grafitiseerumisastme hindamisel.
II. Grafitiseerimisprotsessi mõjud
Üleminek amorfsest kristallilisse olekusse: Enne grafitiseerimist on naftakoksi süsiniku struktuur amorfne, mida iseloomustab „pikamaa korrastamata, lühikese ulatusega korrastatud“ materjali struktuur. Grafitiseerimise käigus (tavaliselt läbi viidud kõrgetel temperatuuridel vahemikus 2500 °C kuni 3000 °C) muutub amorfne süsinik järk-järgult korrastatud kolmemõõtmeliseks grafiidikristallstruktuuriks.
Mikrokristallide suuruse suurenemine: Grafitiseerimise ajal suurenevad süsinikvõrehelveste keskmine paksus (Lc) ja laius (Lₐ), samal ajal kui vahekihtide vahe (d) väheneb. Selle tulemuseks on mikrokristallide suuruse suurenemine ja täiuslikum kristallstruktuur.
Eritakistuse vähenemine: Grafitiseerumisastme suurenedes väheneb grafitiseerunud naftakoksi eritakistus märkimisväärselt. Selle põhjuseks on asjaolu, et grafitiseerumise ajal muutub süsinikuaatomite paigutus korrapärasemaks, võimaldades elektronidel kihtide sees vabamalt liikuda, suurendades seeläbi elektrijuhtivust.
III. Mikrostruktuuri ja omaduste vaheline seos
Elektrijuhtivus: Grafitiseeritud naftakoksi kihiline kristallstruktuur võimaldab elektronidel kihi tasapindades vabalt liikuda, mille tulemuseks on suurepärane elektrijuhtivus. See omadus muudab grafitiseeritud naftakoksi laialdaselt kasutatavaks sellistes valdkondades nagu elektroodimaterjalid ja juhtivad lisandid.
Soojusjuhtivus: Kihte ühendavate van der Waalsi jõudude tõttu saab soojust kihtide vahel kiiresti üle kanda. Seetõttu on grafitiseeritud naftakoksil ka hea soojusjuhtivus, mis muudab selle sobivaks soojust hajutavate materjalide tootmiseks ja muudeks rakendusteks.
Mehaanilised omadused: Grafitiseeritud naftakoksi kristallstruktuur annab sellele teatud mehaanilise tugevuse. Võrreldes metalliliste materjalidega põhjustab selle kihiline struktuur aga nõrgemat kihtidevahelist sidet, mis omakorda vähendab painde- ja survetugevust. See omadus annab grafitiseeritud naftakoksile eelise olukordades, kus see peab vastu pidama teatud rõhule, kuid ei nõua suurt tugevust.
Postituse aeg: 28. august 2025