Պիրոլիտիկ գրաֆիտի ներուժը բացելը. Հատկություններ եւ ծրագրեր

Pyrolytic Graphite- ը բացառիկ հատկություններով գրաֆիտի եզակի ձեւ է, ինչը շատ արժեքավոր է բազմաթիվ արդյունաբերություններում: Այս հոդվածը դնում է բնութագրերի, արտադրության եւ բազմազան ծրագրերի մեջPyrolytic Graphite, Կարեւորելով, թե ինչու է դա ընտրության նյութեր `տեխնոլոգիական միջավայրեր պահանջելու համար: Մենք ուսումնասիրելու ենք նրա եզակի կառուցվածքը, ջերմային եւ էլեկտրական հատկությունները, եւ ինչպես սրանք նպաստում են դրա օգտագործման ամեն ինչի էլեկտրոնիկայից մինչեւ օդատիեզերք: Մարկ Թոմփսոնի նման մասնագետների համար, այս մանրամասների հասկացողությունը կարող է առաջարկել մրցակցային առավելություն համաշխարհային շուկայում:

1. Որն է պիրոլիտիկական գրաֆիտը:

Pyrolytic GraphiteԳրաֆիտի յուրահատուկ, տեխնածին ձեւ է, որը արտադրվում է քիմիական գոլորշիովավանդում(CVD): Ի տարբերություն բնական գրաֆիտի կամ սովորական գրաֆիտի,Pyrolytic GraphiteՊոլիկակցիտալ նյութ է, այսինքն, այն բաղկացած է շատ փոքր գրաֆիկական բյուրեղներից: Այնուամենայնիվ, այս բյուրեղներն ենբարձր կողմնորոշված, տալովPyrolytic GraphiteՇատ հատուկ հատկություններ: Գրաֆիտի նման նյութը ստեղծվում է, երբ աածխաջրածինգազը (նման մեթան) ջեռուցվում է շատԲարձր ջերմաստիճանիներտ մթնոլորտում: Սա գազը պատճառում էքայքայվելեւ եւԱծխածնի ատոմs- ը պահվում է շերտի շերտով aսուբստատ.

Այս շերտավորված կառուցվածքը հասկանալու բանալին էPyrolytic GraphiteՄի շարք Այն նման է թղթի շատ բարակ թերթերի հավաքմանը: Յուրաքանչյուր թերթ ներկայացնում է մի շերտգրաֆեն, որտեղԱծխածնի ատոմs- ը սերտորեն կապված է վեցանկյուն վանդակավոր վիճակում: Ինքնաթիռի ներսում նշված այս պարտատոմսերը շատ ուժեղ են (կովալենտային պարտատոմսեր), բայց պարտատոմսերըԳրաֆիտի շերտերշատ ավելի թույլ են (Van Der Waals- ի ուժերը): Պարտատոմսերի ամրության այս տարբերությունը ինքնաթիռի եւ ինքնաթիռի միջեւ է, պատճառ է հանդիսանում նյութը ունենալու համարանիսոտրոպ.

2. Ինչպես է պատրաստված պիրոլիտային գրաֆիտը: Հայացք ավանդի գործընթացին:

ԱրտադրությունըPyrolytic Graphiteներառում է բարդ գործընթաց, որը հայտնի է որպես քիմիականԳոլորշիների տեղադրումՄի շարք Ըստ էության, աածխաջրածինգազը, ինչպիսիք են մեթանը (CH4), ներդրվում են վակուումային պալատի մեջ, որը պարունակում է ասուբստատՄի շարք Այնուհետեւ պալատը ջեռուցվում է ծայրաստիճանԲարձր ջերմաստիճան, սովորաբար 2000 ° C միջակայքում 3000 ° C միջակայքում: Այս ինտենսիվ ջերմությունը առաջացնում էածխաջրածինգազ դեպիքայքայվել- Գործընթաց, որը հայտնի է որպեսպիրոլիզ.

Ընթացքումպիրոլիզ,Ածխածնի ատոմտարրալուծված գազից նստված էսուբստատՄի շարք Ատոմները իրենց կազմակերպում են խիստ պատվիրված, շերտավորված կառուցվածքով, ձեւավորմամբPyrolytic GraphiteՄի շարք Տոկոսադրույքըավանդում, ջերմաստիճանը եւ պալատի ներսում ճնշումը բոլորը խնամքով են վերահսկվում, ազդելու համար վերջնական հատկությունների վրաPyrolytic GraphiteՄի շարք Այս պարամետրերի նկատմամբ վերահսկողությունը թույլ է տալիս հարմարեցնել նյութի խտությունը,Mal երմային հաղորդունակությունեւ այլ բնութագրեր:
Սա կարող է ներառելՊիրոլիտիկ գրաֆիտի թերթեր.

3. Որոնք են պիրոլիտիկ գրաֆիտի հիմնական հատկությունները:

ԷՊիրոլիտիկ գրաֆիտի հատկություններըցնծում է ուղղակիորեն իր ուրույն, բարձրորակ շերտավորված կառուցվածքից: Սա իր պահվածքի զգալի տարբերություններ է ստեղծում, կախված ուղղությունից: Ահա մի քանի հիմնական բնութագրերը.

• ANISOTROPY:Սա թերեւս սահմանող հատկությունն էPyrolytic GraphiteՄի շարք Դրա հատկությունները խիստ ուղղորդված են: Շերտերի հարթության մեջ (ինքնաթիռ), այն հիանալի ցուցադրում էջերմայինմի քանազորԷլեկտրական հաղորդունակությունՄի շարք Այնուամենայնիվ,Ուղղություն ուղղահայացՇերտերին, այս հատկությունները զգալիորեն կրճատվում են:
• Բարձր ջերմային հաղորդունակություն (ինքնաթիռ). Pyrolytic GraphiteՀպարտանում է բացառիկMal երմային հաղորդունակությունիր շերտերի հարթության երկայնքով, նույնիսկ ավելի քան պղնձի գերազանցումՍենյակի ջերմաստիճանը.
• Low ածր ջերմային հաղորդունակություն (ինքնաթիռի ուղղաձիգ).Ի հակադրություն, դաMal երմային հաղորդունակությունՇերտերի ուղղանկյունը շատ ցածր է, այն դարձնելով հիանալի ջերմամեկուսիչ այդ ուղղությամբ:
• Diamagnetism: Pyrolytic Graphiteուժեղ էդիամագնիսական նյութ, այսինքն, այն հետ մղում էմագնիսականդաշտեր: Այս գույքը նույնպես անիսոտրոպային է:
• Բարձր ջերմաստիճանի կայունություն.Դա կարող է դիմակայել շատԲարձր ջերմաստիճանիներտ մթնոլորտում, առանց զգալի քայքայման:
• Քիմիական իներտություն. Pyrolytic Graphiteհամեմատաբարիներտ, դիմադրելով բազմաթիվ քիմիական նյութերի ռեակցիաներին:

4. Ինչու է պիրոլիտային գրաֆիտի ջերմային հաղորդունակությունը այդքան ուշագրավ:

ԲացառիկՊիրոլիտիկ գրաֆիտի ջերմային հաղորդունակությունըԻր շերտերի հարթության վրա պայմանավորված է հնչյունների (թրթռանքների) արդյունավետ շարժմամբ `ամուր կապի միջոցովԱծխածնի ատոմցանց: Մտածեք դրա մասին ալիքի նման, որը շատ ավելի արագ է ճանապարհորդում ամուր, սերտորեն փաթեթավորված նյութի միջոցով, քան չամրացված, անկարգացված: Ուժեղ կովալենտային պարտատոմսերը ներսումգրաֆենՇերտերը տալիս են հստակ ուղի, այս թրթռանքների համար `նվազագույն դիմադրությամբ ճանապարհորդելու համար: ԷMal երմային հաղորդունակությունկարող է լինել մինչեւ հինգ անգամ պղնձի:

Այնուամենայնիվ, քանի որ պարտատոմսերըԳրաֆիտի շերտերթույլ են (վան դերասանական ուժերը), հնչյունները դժվարանում են ջերմությունը փոխանցել շերտերի միջով: Սա բացատրում է ցածրըMal երմային հաղորդունակությունուղղահայաց ուղղությամբ: Սա այս նյութը հարմար է դարձնումջերմային լվացարաններ.

5. Ուսումնասիրելով պիրոլիտային գրաֆիտի անիսոտրոպը:

Անիսոտրոպ, ինչպես նշվեց ավելի վաղ, հիմնարար բնութագիր էPyrolytic GraphiteՄի շարք Դա նշանակում է, որ նյութի հատկությունները տարբեր են `կախված ուղղությունից: Սա իր շերտավորված կառուցվածքի ուղղակի հետեւանք է: Լավ անալոգիա է փայտը. Շատ ավելի հեշտ է հացահատիկի երկայնքով փայտը բաժանել, քան դրա միջով:

Ուղղորդված այս կախվածությունը շատ կարեւոր է իր ծրագրերից շատերի համար: Օրինակ, բարձր էԻնքնաթիռի ջերմային հաղորդունակությունըեւ ցածր ուղղահայացMal երմային հաղորդունակությունԴարձրեք այն իդեալական էլեկտրոնային սարքերում ջերմային տարածիչների համար, արդյունավետորեն ջերմությունը հեռացնելով զգայուն բաղադրիչներից, մինչդեռ այն կանխելով այլ ոլորտների տարածում: ԿարողությունըկտրվելշերտերըPyrolytic Graphite, նման է ինչպեսմիկլկտրված է, բխում է նաեւ դրանիցանիսոտրոպ.

6. Որոնք են պիրոլիտիկ գրաֆիտի ընդհանուր դիմումները:

ԵզակիՊիրոլիտիկ գրաֆիտի հատկություններըԴարձրեք այն հարմար դիմումների լայն տեսականի, որոնցից շատերը լծում են նրա անիսոտրոպային ջերմային եւ էլեկտրական հատկությունները: Որոշ հիմնական օգտագործումներ ներառում են.

• He երմային տարածքներ եւ ջերմային լվացարաններ.ՄեջԷլեկտրոնային սարքեր, Pyrolytic Graphiteօգտագործվում է արդյունավետորեն տարածելու համարջերմությունը առաջացել էբաղադրիչներով, կանխելով գերտաքացումը եւ հուսալի գործողության ապահովումը:
• Crucibles and Moulds.Դրա բարձր ջերմաստիճանի դիմադրությունը եւ քիմիական իներտությունը այն հարմար նյութ են դարձնում բարձր ջերմաստիճանի մետալուրգիական գործընթացներում օգտագործվող խաչմերուկների համար:
• Monochromators:Լայնորեն օգտագործվում է ռենտգենյան ճառագայթների եւ նեյտրոնային մոնոխրոմատորների մեջ:
• Կենսաբժշկական ծրագրեր.Դրա կենսունակությունը հանգեցրել է իր օգտագործման որոշակի բժշկական իմպլանտներում:
• Ավիատիեզերական բաղադրիչներ.Դրա բարձր ջերմաստիճանի կայունությունն ու թեթեւ բնությունն այն արժեքավոր են դարձնում օդատիեզերական դիմումներում:
• Խոզանակի մանրադիտակի սկանավորում.Պիրոլիտիկ գրաֆիտ, հատկապեսԲարձր կողմնորոշված ​​պիրոլիտիկ գրաֆիտ, օգտագործվում է որպես ասուբստատհամարԹունելացման սկանավորումմանրադիտակ (STM) իր բնակարանի, հաղորդիչ մակերեսի պատճառով: Այն կարող է մի քանի անգամ մաքրել:

7. Պիրոլիտիկ գրաֆիտ էլեկտրոնային սարքերում եւ կիսահաղորդիչներ:

ՄեջԷլեկտրոնային սարքերմի քանազորկիսահաղորդիչԱրդյունաբերություններ,Pyrolytic GraphiteDrimal երմային կառավարման մեջ կարեւոր դեր է խաղում: Ժամանակակից էլեկտրոնիկան առաջացնում է զգալի քանակությամբ ջերմություն, եւ արդյունավետորեն տարածումը կարեւոր է կատարման եւ երկարակեցության համար:Pyrolytic GraphiteԲացառիկԻնքնաթիռի ջերմային հաղորդունակությունըԱյն հիանալի նյութեր է դարձնում տաք կետերից հեռու ջերմությունը տարածելու համար, ինչպիսիք են պրոցեսորներն ու հոսանքի ուժեղացուցիչները:

Ավելին, դա ցածր էMal երմային հաղորդունակությունԻնքնաթիռում ուղղահայացն օգնում է մեկուսացնել ջերմությունը, կանխելով այն ազդել մոտակա զգայուն բաղադրիչների վրա: Բարակ, թեթեւ բնությունՊիրոլիտիկ գրաֆիտի թերթերՆաեւ նրանց հարմար է դարձնում կոմպակտ էլեկտրոնային սարքերում օգտագործման համար, որտեղ տարածքը սահմանափակ է: Նյութը կօգտագործվի նաեւՎառելիքի բջիջներհամարԷներգետիկ պահեստավորում.

8. Ինչպես է pyrolytic գրաֆիտը համեմատվում գրաֆիտի այլ ձեւերի հետ:

Մինչ գրաֆիտի բոլոր ձեւերը կիսում են ածխածնի հիմնական կառուցվածքը,Pyrolytic Graphiteառանձնանում է իր խիստ պատվիրված, շերտավորված կառուցվածքի պատճառով: Սա այն տալիս է հստակ հատկություններ `համեմատած այլ տեսակների հետ, ինչպիսիք են.

• Բնական գրաֆիտ.Երկրից ականապատված, բնական գրաֆիտը ավելի քիչ պատվիրված կառույց ունի, քանPyrolytic Graphite, արդյունքում ցածրջերմայինմի քանազորԷլեկտրական հաղորդունակություն.
• Սովորական գրաֆիտկամԱրհեստական ​​գրաֆիտ.Դա սովորաբար արտադրվում էԱծխածնի սեւԵվ միապաղաղ, ապա թխած եւ գրաֆիզացված: Այն ունի ավելի շատ իզոտոպային կառուցվածք (հատկությունները նման են բոլոր ուղղություններով) համեմատPyrolytic Graphite.
• ԳրաֆենՄինչդեռPyrolytic Graphiteկազմված է stacked- իցգրաֆենՇերտեր, մեկ շերտգրաֆենունի ավելի բացառիկ հատկություններ: Այնուամենայնիվ, արտադրելով մեծ, արատավոր թերթերգրաֆենՄնում է մարտահրավեր:

Համեմատելով այս երկու նյութերը,Pyrolytic GraphiteԿատարում է հավասարակշռություն կատարողականի եւ արտադրության միջեւ, այն դարձնելով գործնական ընտրություն բազմաթիվ դիմումների համար: ՍտուգեքԲարձր ուժի գրաֆիտի բլոկԱպրանքի էջ:

9. Որոնք են պիրոլիտիկ գրաֆիտ օգտագործելու սահմանափակումներն ու մարտահրավերները:

Չնայած իր բազմաթիվ առավելություններին,Pyrolytic Graphiteունեն որոշ սահմանափակումներ.

• Բռնկում.Դա կարող է լինել համեմատաբար փխրուն եւ հակված լինել ճեղքմանը, հատկապես ճեղքման ինքնաթիռների երկայնքով:
• Արժեքը.CVD արտադրության գործընթացը կարող է լինել թանկ, պատրաստելովPyrolytic Graphiteավելի թանկ, քան գրաֆիտի որոշ այլ ձեւեր:
• Մեքենայոցություն.Թեեւ այն կարող է լինել մեքենայական, դրա անիսոտրոպային բնույթը կարող է դժվարացնել ճշգրիտ ձեւերի եւ հանդուրժողականության հասնելու համար: Էբյուրեղացումմի քանազորանոմոգենությունկարող է դա ուժի մեջ մտնել:
• Օքսիդացում բարձր ջերմաստիճանում.Չնայած կայուն է իներտ մթնոլորտում,Pyrolytic Graphiteկարող է օքսիդացնել (արձագանքել թթվածնի հետ)Բարձրացված ջերմաստիճանՕդի մեջ, սահմանափակելով դրա օգտագործումը բարձր ջերմաստիճանի որոշ ծրագրերում, առանց պաշտպանիչ ծածկույթների: Պետք է պահվի ստորեւ400 ° C.

10. Պիրոլիտիկ գրաֆիտի ապագան. Զարգացող դիմումներ եւ հետազոտություններ:

Հետազոտությունները շարունակում են ուսումնասիրել նոր եւ հետաքրքիր ծրագրերPyrolytic GraphiteՄի շարք Հետաքրքրությունների ոլորտները ներառում են.

• Ընդլայնված ջերմային կառավարում.Քանի որ էլեկտրոնային սարքերը շարունակում են նեղանալ եւ դառնալ ավելի հզոր, ջերմության ավելի արդյունավետ լուծումների անհրաժեշտությունը կշարունակվի հետագա զարգացումPyrolytic Graphite-Առաջարկված նյութեր:
• Էներգախնայողություն.ԱյնԷլեկտրական հաղորդունակությունԵվ շերտավորված կառույցը այն դարձնում է առաջադեմ մարտկոցներում եւ սուպերմարձոններում օգտագործելու հավանական թեկնածու: ՆյութըՔիմիապես իներտ.
• Սենսորներ.Դրա եզակի հատկությունները հետաքննվում են տարբեր տեսակի տվիչների օգտագործման համար:
• Կենսաբժշկական ճարտարագիտություն.Դրա կենսապահովման հետագա հետազոտությունները կարող են հանգեցնել բժշկական սարքերի եւ իմպլանտների նոր դիմումների:
  * Մոլեկուլների ուսումնասիրություններՄակերեսային գիտնականները օգտագործում են Հոպգը որպես ենթաշերտ, որի վրա պետք է ուսումնասիրել մի շարքԱնուշաբույր մոլեկուլներՄի շարք Հոպգը տրամադրում էենթարկված մաքուր մակերեսՆույնիսկ մնալուց հետոօդը ժամերովՄի շարք Substrate- ը կարող էԿայունացնել մոլեկուլները ** եւ տրամադրել հաղորդիչ ինքնաթիռ:
• Նանոստուկուրա: Theնանոստուկուրաերեւում է, որ ցույց է տրվելԿիսահաղորդիչվարքագիծ:

Հիմնական հավաքուղիներ. Պիրոլիտիկ գրաֆիտի հիմնական նյութեր

• Pyrolytic GraphiteԳրաֆիտի եզակի ձեւ է `խիստ պատվիրված, շերտավորված կառուցվածքով:
• Այն ցուցադրում է բացառիկանիսոտրոպ, բարձրջերմայինմի քանազորԷլեկտրական հաղորդունակությունշերտերի հարթությունում եւ ինքնաթիռի վրա ուղղահայաց ցածր հաղորդունակությունը:
• Այն արտադրվում է քիմիական գոլորշի միջոցովավանդում (պիրոլիզ), գործընթաց, որը թույլ է տալիս վերահսկել իր հատկությունները:
• Հիմնական ծրագրերը ներառում են ջերմային տարածքներ, խաչմերուկներ, օդատիեզերական բաղադրիչներ եւ մանրադիտակների ենթահողեր:
• Դա արժեքավոր նյութ էԷլեկտրոնային սարքերեւ կիսահաղորդիչներ ջերմային կառավարման համար:
• Թեեւ ավելի թանկ, քան գրաֆիտի մի քանի այլ ձեւեր, նրա եզակի հատկությունները արդարացնում են դրա օգտագործումը պահանջող դիմումներում:
• Ընթացիկ հետազոտությունները ուսումնասիրում են էներգետիկ պահեստավորման, սենսորների եւ կենսաբժշկական ճարտարագիտության նոր ծրագրեր:
• Մի մոռացեք ուսումնասիրել մերԲարձր մաքրություն 99.9% գրաֆիտի փոշիմի քանազորԲարձր ջերմաստիճանի դիմացկուն գրաֆիտ, որը խաչվում է հալման համարԱպրանքի էջերը:
• Համարեք մեզ ձեր համարԷլեկտրոդի նյութկարիքներ:
  Գրաֆիտի Delocalized- ըπ համակարգդրա վրաձեւավորել գրաֆինի թերթերպատասխանատու է էլեկտրականՀաղորդակցություն եւ ջերմայինԿայունություն:
• Կարեւոր է հասկանալDelocalized π-պարտատոմսթերթերի միջեւտեղեկացված գնման որոշումներ կայացնելու համար: