Kāda ir grafitizēta naftas koksa mikrostruktūra (kristāliskā struktūra)?

I. Kristāla struktūras raksturojums

Slāņaina struktūra: Grafitizēta naftas koksa kristāliskā struktūra sastāv no sešstūrainu oglekļa atomu plaknes tīkliem. Šie plaknes tīkli ir sakrauti slānis pa slānim, veidojot tipisku slāņveida struktūru. Slāņus savieno relatīvi vāji van der Valsa spēki, kas piešķir grafītam eļļošanas īpašības un anizotropiju.
Režģa konstantes: Pēc grafitizācijas apstrādes naftas koksa režģa konstantes (a₀ un c₀) tuvojas dabiskā grafīta konstantēm, kas norāda uz augstu līdzības pakāpi to kristāliskajās struktūrās. Šī strukturālā īpašība ļauj grafitizētam naftas koksam uzrādīt izcilu elektrovadītspēju un siltumvadītspēju.
Mikrokristāliskie parametri: Izmantojot rentgenstaru difrakciju, var aprēķināt tādus parametrus kā starpslāņu atstarpe (d₀₀₂), vidējais slāņa diametrs (Lₐ) un mikrokristālu kraušanas augstums (Lc) grafitizētā naftas koksā. Šie parametri atspoguļo mikrokristālu izmēru un izvietojumu un kalpo kā svarīgi rādītāji grafitizācijas pakāpes novērtēšanai.

II. Grafitizācijas procesa ietekme

Pāreja no amorfa uz kristālisku stāvokli: Pirms grafitizācijas naftas koksa oglekļa struktūra ir amorfa, ko raksturo “tālsatiksmes nesakārtota, īssatiksmes sakārtota” materiāla struktūra. Grafitizācijas apstrādes laikā (parasti veicot to augstā temperatūrā no 2500°C līdz 3000°C) amorfais ogleklis pakāpeniski pārvēršas sakārtotā trīsdimensiju grafīta kristāla struktūrā.
Mikrokristalītu izmēra palielināšanās: Grafitizācijas laikā palielinās oglekļa režģa pārslu vidējais biezums (Lc) un platums (Lₐ), bet samazinās starpslāņu atstatums (d). Tas izraisa mikrokristalītu izmēra palielināšanos un perfektāku kristāla struktūru.
Pretestības samazināšanās: Palielinoties grafitizācijas pakāpei, grafitizētā naftas koksa pretestība ievērojami samazinās. Tas notiek tāpēc, ka grafitizācijas laikā oglekļa atomu izvietojums kļūst sakārtotāks, ļaujot elektroniem brīvāk pārvietoties slāņu plaknēs, tādējādi uzlabojot elektrovadītspēju.

III. Mikrostruktūras un īpašību saistība

Elektrovadītspēja: Grafitizēta naftas koksa slāņveida kristāliskā struktūra ļauj elektroniem brīvi pārvietoties slāņu plaknēs, kā rezultātā tiek panākta lieliska elektrovadītspēja. Šī īpašība padara grafitizētu naftas koksu plaši pielietojamu tādās jomās kā elektrodu materiāli un vadošas piedevas.
Siltumvadītspēja: Pateicoties van der Valsa spēkiem, kas savieno slāņus, siltums var tikt ātri pārnests slāņu plaknēs. Līdz ar to grafitizētam naftas koksam ir arī laba siltumvadītspēja, padarot to piemērotu siltuma izkliedes materiālu ražošanai un citiem pielietojumiem.
Mehāniskās īpašības: Grafitizēta naftas koksa kristāliskā struktūra nodrošina tam noteiktu mehānisko izturību. Tomēr, salīdzinot ar metāliskiem materiāliem, tā slāņainā struktūra rada vājāku starpslāņu saiti, kā rezultātā ir relatīvi zemāka lieces un spiedes izturība. Šī veiktspējas īpašība dod grafitizētam naftas koksam pielietojuma priekšrocības situācijās, kad tam jāiztur noteikts spiediens, bet nav nepieciešama augsta izturība.