Pirolitik qrafitin potensialının kilidini açmaq: Xüsusiyyətlər və tətbiqlər

Pirolitik qrafit, çox sayda sənayedə yüksək qiymətli hala gətirərək, müstəsna xüsusiyyətləri olan unikal bir qrafit formasıdır. Bu məqalə xüsusiyyətlərinə, istehsal və müxtəlif tətbiqlərə daxildirpirolitik qrafit, niyə tələb olunan texnoloji mühit üçün seçim materialı olduğunu vurğuladı. Unikal quruluşunu, istilik və elektrik xüsusiyyətlərini araşdıracağıq və bu, bu, elektronikadan aerokosmosuna hər şeydə istifadəsinə necə töhfə verəcəyik. Mark Thompson kimi mütəxəssislər üçün bu təfərrüatları başa düşmək qlobal bazarda rəqabət qabiliyyəti təklif edə bilər.

1. Pirolitik qrafit nədir?

Pirolitik qrafitkimyəvi buxarlanan bir proses vasitəsilə istehsal olunan unikal, texnoloji bir qrafit formasıdırdepozit(Cvd). Təbii qrafitdən və ya adi qrafitdən fərqli olaraq,pirolitik qrafitbir çox kiçik qrafit kristallarından ibarət olan bir policrystalline materialdır. Ancaq bu kristallardıryüksək istiqamətlənmiş, verməkpirolitik qrafitbəzi çox xüsusi xüsusiyyətlər. Qrafitə bənzər material a olduqda yaradılırkarbohidrogenqaz (metan kimi) çox qızdırılıryüksək temperaturinert atmosferdə. Bu, qazın səbəbiparçalamaqvə vəkarbon atomus bir qatın üstünə qoyulursubstrat.

Bu laylı quruluş anlamaq üçün açardırpirolitik qrafit. Bir çox nazik kağız vərəqlərini yığmağa oxşayır. Hər vərəq bir təbəqəni təmsil edirqrafin, haradakarbon atomus bir altıbucaqlı bir pantagonal bir lattice ilə sıx bağlanır. Təyyarə daxilindəki bu istiqrazlar çox güclüdür (kovalent istiqrazlar), ancaq arasındakı bağlarqrafit təbəqələridaha zəifdir (van der wawal qüvvələri). Təyyarə və təyyarədən kənarda bağlama gücündə bu fərq, materialın olmasına səbəb oluranisotropiya.

2. Pirolitik qrafit necə hazırlanmışdır? Çökmə prosesinə bir nəzər.

İstehsalpirolitik qrafitKimyəvi olaraq bilinən mürəkkəb bir prosesi əhatə edirbuxar depoziti. Mahiyyətcə, akarbohidrogenMetan (CH4) kimi qaz, ehtiva edən vakuum kamerasına təqdim olunursubstrat. Palata daha sonra son dərəcə qızdırılıryüksək temperatur, adətən 2000 ° C-dən 3000 ° C aralığında. Bu sıx istilik səbəb olurkarbohidrogenqazparçalamaq- kimi tanınan bir prosespiroliz.

Zərrəpiroliz,karbon atomuparçanı parçalanmış qazdan çıxarılırsubstrat. Atomlar özlərini yüksək sifarişli, laylı bir quruluşda təşkil edir, formalaşdırırpirolitik qrafit. Tempidepozit, temperaturun və kameranın içindəki təzyiqin hamısı diqqətlə diqqətlə idarə olunurpirolitik qrafit. Bu parametrlərə nəzarət materialın sıxlığını dərzat etməyə imkan verir,istilikkeçirməvə digər xüsusiyyətlər.
Bu potensial olaraq daxil ola bilərPirolitik qrafit təbəqələri.

3. Pirolitik qrafitin əsas xüsusiyyətləri hansılardır?

Bupirolitik qrafitin xüsusiyyətləribirbaşa özünəməxsus, yüksək yönümlü laylı quruluşdan kök salın. Bu, istiqamətindən asılı olaraq davranışında əhəmiyyətli fərqlər yaradır. Budur bəzi əsas xüsusiyyətlər:

• Anisotropiya:Bu bəlkə də müəyyənləşdirici xüsusiyyətdirpirolitik qrafit. Onun xassələri yüksək istiqamətləndiricidir. Təbəqələrin təyyarəsi daxilində (təyyarə), əla nümayiş etdiriristilikvəElektrik keçiriciliyi. Ancaq,İstiqamət perpendikulyarQatlara, bu xüsusiyyətlər əhəmiyyətli dərəcədə azalır.
• Yüksək istilik keçiriciliyi (təyyarə ilə): Pirolitik qrafitmüstəsna malikdiristilikkeçirmətəbəqələrinin təyyarəsi boyunca, misdən artıq olanotaq temperaturu.
• Aşağı istilik keçiriciliyi (təyyarəyə perpendikulyar):Əksinə, onunistilikkeçirməQatlar üçün perpendikulyar çox aşağı, bu istiqamətdə əla bir istilik izolyatoru halına gətirir.
• Diamagnetism: Pirolitik qrafitgüclüdürdiamagnetik material, mənasını verirmaqnitsahələr. Bu əmlak da anisotropikdir.
• Yüksək temperatur sabitliyi:Çox dözə biləryüksək temperaturəhəmiyyətli dərəcədə pozulmadan inert atmosferlərdə.
• Kimyəvi inakterlik: Pirolitik qrafitnisbətənlətafətli, bir çox kimyəvi maddələrlə reaksiyalara müqavimət göstərir.

4. Niyə pirolitik qrafitin istilik keçiriciliyi bu qədər diqqət çəkir?

Müstəsna olanpirolitik qrafitin istilik keçiriciliyiQatları təyyarəsində, saxtalaşdırılmış fononların (titrəyişlərin) səmərəli hərəkəti ilə əlaqədardırkarbon atomuŞəbəkə. Boş, pozulmuş bir materialdan daha sürətli, möhkəm dolu bir materialdan daha sürətli səyahət edən bir dalğa kimi düşünün. İçərisində güclü kovalent istiqrazlarıqrafinqatlar bu titrəmələrin minimal müqavimət ilə səyahət etməsi üçün açıq bir yol təqdim edir. Buistilikkeçirməmisdən beş dəfəyə qədər ola bilər.

Ancaq arasındakı bağlar olduğu üçünqrafit təbəqələrizəifdirlər (van der waals qüvvələri), phonons qatlar boyunca istilik ötürməkdə çətinlik çəkir. Bu, aşağı izah ediristilikkeçirməperpendikulyar istiqamətdə. Bu bu materialı uyğun ediristilik.

5. Pirolitik qrafitin anisotropiyasını araşdırır.

Anisotropiya, daha əvvəl qeyd olunduğu kimi, əsas bir xarakterikdirpirolitik qrafit. Bu o deməkdir ki, materialın xüsusiyyətləri istiqamətdən asılı olaraq fərqlidir. Bu, onun laylı quruluşunun birbaşa nəticəsidir. Yaxşı bir bənzətmə ağacdır: taxıl boyunca taxıl boyunca taxıl boyunca parçalanmaq daha asandır.

Bu istiqamət asılılığı bir çox tətbiq üçün çox vacibdir. Məsələn, yüksəkdirTəyyarədə istilik keçiriciliyivə aşağı perpendikulyaristilikkeçirməElektron cihazlarda istilik yayıcıları üçün ideal hala gətirin, digər ərazilərə yayılmasının qarşısını alarkən həssas komponentlərdən istiliyini səmərəli şəkildə çəkir. Qabiliyyətyarmaqtəbəqələripirolitik qrafit, necəmikakəsilir, bundan qaynaqlanıranisotropiya.

6. Pirolitik qrafitin ümumi tətbiqləri nədir?

Unikalpirolitik qrafitin xüsusiyyətləriAnizotrop istilik və elektrik xüsusiyyətlərini istifadə edən çox sayda tətbiqetmələr üçün uyğun olun. Bəzi əsas istifadələrə aşağıdakılar daxildir:

• İstilik yayıcıları və istilik batması:İçindəElektron cihazlar, pirolitik qrafitsəmərəli şəkildə dağılmaq üçün istifadə olunuryaranan istilikkomponentlərlə, həddindən artıq istiləşmənin qarşısını alır və etibarlı bir əməliyyat təmin edir.
• Crucibles və qəliblər:Yüksək temperaturlu müqavimət və kimyəvi inertlik onu yüksək temperaturlu metallurgiya proseslərində istifadə olunan çarmıxlar üçün uyğun bir material halına gətirir.
• Monoxromatorlar:Rentgen və neytron monoxromatorlarında geniş istifadə olunur.
• Biotibbi tətbiqlər:Onun biokompitliyi müəyyən tibbi implantlarda istifadəsinə səbəb oldu.
• Aerokosmik komponentləri:Onun yüksək temperaturlu sabitliyi və yüngül təbiəti onu aerokosmik tətbiqlərdə dəyərli edir.
• Tarama Probe mikroskopiyası:Xüsusilə pirolitik qrafitYüksək yönümlü pirolitik qrafit, a kimi istifadə olunursubstratüçünTarama tunelDüz, keçirici səthinə görə mikroskopiya (STM). Birdən çox dəfə boşalmaq olar.

7. Elektron cihazlarda və yarımkeçiricilərdə pirolitik qrafit.

İçindəElektron cihazlarvəyarımkeçiriciliSənaye,pirolitik qrafitTermal rəhbərliyində həlledici rol oynayır. Müasir elektronika əhəmiyyətli miqdarda istilik yaradan və səmərəli dağılma performans və uzunömürlülük üçün vacibdir.Pirolitik qrafitMüstəsnaTəyyarədə istilik keçiriciliyiProsessorlar və güc gücləndiriciləri kimi isti nöqtələrdən istilik yaymaq üçün əla bir material yaradır.

Bundan əlavə, onun aşağıistilikkeçirməTəyyarəyə perpendikulyar istiliyi təcrid etməyə kömək edir, yaxınlıqdakı həssas komponentlərə təsir göstərməsinə mane olur. İncə, yüngül təbiətiPirolitik qrafit təbəqələriMəkanın məhdud olduğu kompakt elektron cihazlarda istifadə üçün də uyğundur. Material da istifadə ediləcəkyanacaq hüceyrələriüçünEnerji saxlama.

8. Pirolitik qrafit qrafitin digər formaları ilə necə müqayisə olunur?

Qrafitin bütün formaları əsas altıbucaqlı karbon quruluşunu paylaşarkən,pirolitik qrafityüksək sifarişli, laylı quruluşa görə fərqlənir. Bu, digər növlərə nisbətən fərqli xüsusiyyətlər verir:

• Təbii qrafit:Yerdən minalanmış, təbii qrafitdən daha az sifariş edilmiş bir quruluşa malikdirpirolitik qrafit, nəticədə aşağıistilikvəElektrik keçiriciliyi.
• Adi qrafitvə yaSüni qrafit:Bu adətən istehsal olunurkarbon qaravə bağlayıcı, sonra bişmiş və qrafikləşdi. Bununla müqayisədə daha çox izotrop quruluşa (xassələri oxşardır) varpirolitik qrafit.
• Qrafen:İsəpirolitik qrafityığılmışdan ibarətdirqrafinqat, tək qatlıqrafindaha da müstəsna xüsusiyyətlərə malikdir. Bununla birlikdə, böyük, qüsursuz vərəqlər istehsal edirqrafinbir problem olaraq qalır.

Bu iki materialın müqayisə edilməsi,pirolitik qrafitBir çox tətbiq üçün praktik bir seçim halına gətirərək performans və istehsal yolu ilə bir tarazlığı vurur. YoxlamaqYüksək güclü qrafit blokuMəhsul səhifəsi.

9. Pirolitik qrafitdən istifadəin məhdudiyyətləri və problemləri nələrdir?

Bir çox üstünlüklərinə baxmayaraq,pirolitik qrafitBəzi məhdudiyyətlər var:

• Kövrəklik:Xüsusilə parçalanma təyyarələri boyunca nisbətən kövrək və çatlamağa meylli ola bilər.
• Qiyməti:CVD istehsal prosesi bahalı, düzəldilə bilərpirolitik qrafitbəzi digər qrafit formalarından daha baha başa gəlir.
• Təzlənmə qabiliyyəti:İşlənə bilsə də, anizotrop təbiəti dəqiq formalara və tolerantlara nail olmaq çətin ola bilər. Bukristallaşmavəqeyri-inhomogenlikbu təsir edə bilər.
• Yüksək temperaturda oksidləşmə:İnert atmosferlərdə sabit olsa da,pirolitik qrafitoksidləşə bilər (oksigenlə reaksiya)yüksək temperaturHavada, qoruyucu örtük olmadan bəzi yüksək temperaturlu tətbiqlərdə istifadəsini məhdudlaşdırır. Aşağıda saxlanılmalıdır400 ° C.

10. Pirolitik qrafitin gələcəyi: ortaya çıxan tətbiqlər və tədqiqatlar.

Tədqiqat üçün yeni və maraqlı tətbiqləri araşdırmağa davam edirpirolitik qrafit. Maraq sahələri aşağıdakılar daxildir:

• Ətraflı istilik idarəetmə:Elektron cihazların büzülməsinə və daha güclü olmasına davam etdikcə, daha da səmərəli istilik yayma həllərinin ehtiyacı daha da inkişaf etdiriləcəkdirpirolitik qrafit-Azed materiallar.
• Enerji saxlama:OnunElektrik keçiriciliyiVə laylı quruluş onu qabaqcıl batareyalar və supercapakitorlarda istifadə üçün potensial namizəd halına gətirir. MaterialdırKimyəvi inert.
• Sensorlar:Onun bənzərsiz xüsusiyyətləri müxtəlif növ sensorlarda istifadə üçün araşdırılır.
• Biotibbi mühəndisliyi:Biokompakinless-də əlavə araşdırma tibbi cihazlarda və implantların yeni tətbiqlərinə səbəb ola bilər.
  * Molekulların tədqiqatlarıSəthi elm adamları Hopg-dan müxtəlifliyi öyrənmək üçün bir substrat kimi istifadə edirləraromatik molekullar. Hopg bir təmin edirTəmiz səthə məruz qaldıQalandan sonra dasaatlıq. Substrat edə bilərmolekulları sabitləşdirin və keçirici bir təyyarə verin.
• Nanostruktur: Thenanostrukturgöstərildiyi görüldüyarımkeçiricidavranış.

Açar Takeaways: pirolitik qrafit əsasları

• Pirolitik qrafityüksək sifarişli, laylı bir quruluş olan unikal qrafit formasıdır.
• Müstəsna nümayiş etdiriranisotropiya, yüksək iləistilikvəElektrik keçiriciliyiTəyyarənin və aşağı keçiricilik təyyarəsinin müstəvisində perpendikulyar.
• Kimyəvi buxar vasitəsilə istehsal olunurdepozit (piroliz), xüsusiyyətlərinə nəzarət etməyə imkan verən bir proses.
• Əsas tətbiqlərə istilik yayıcıları, çarxlar, aerokosmik komponentləri və mikroskopiya üçün substratlar daxildir.
• Bu dəyərli bir materialdırElektron cihazlarvə istilik idarəetmə üçün yarımkeçiricilər.
• Bəzi digər qrafit formalarından daha bahalı olsa da, özünəməxsus xüsusiyyətləri tələb olunan tətbiqlərdə istifadəsini əsaslandırır.
• Davam edən tədqiqatlar enerji saxlama, sensorlar və biotibbi mühəndisliyində yeni tətbiqləri araşdırır.
• Bizim araşdırmağı unutmayınYüksək saflıq 99.9% qrafit tozuvəYüksək temperaturda davamlı qrafit əriməyə çırpılırMəhsul səhifələri.
• Bizi düşününelektrod materialıehtiyaclar.
  Qrafitin delikallaşdığıπ sistemərzindəQrafen vərəqələri yaratmaqelektrik üçün cavabdehdirkeçiricilik və termalsabitlik.
• Bunu başa düşmək vacibdirDelosalizə olunmuş π-bəndvərəqlər arasındaməlumatlı alış qərarları vermək.