Каква е микроструктурата (кристалната структура) на графитизираниот нафтен кокс?

I. Карактеристики на кристалната структура

Слоеста структура: Кристалната структура на графитизираниот нафтен кокс се состои од рамни мрежи од хексагонални атоми на јаглерод. Овие рамни мрежи се наредени слој по слој, формирајќи типична слоевита структура. Слоевите се поврзани со релативно слаби ван дер Валсови сили, кои му даваат на графитот лубрикантност и анизотропија.
Решеткасти константи: По третманот со графитизација, решеткатастичните константи (a₀ и c₀) на нафтениот кокс се приближуваат до оние на природниот графит, што укажува на висок степен на сличност во нивните кристални структури. Оваа структурна карактеристика му овозможува на графитизираниот нафтен кокс да покаже одлична електрична и топлинска спроводливост.
Микрокристални параметри: Со помош на дифракција на Х-зраци, може да се пресметаат параметри како што се растојанието меѓу слоевите (d₀₀₂), просечниот дијаметар на слојот (Lₐ) и висината на редење (Lc) на микрокристалите во графитизиран нафтен кокс. Овие параметри ја одразуваат големината и распоредот на микрокристалите и служат како важни индикатори за оценување на степенот на графитизација.

II. Ефекти од процесот на графитизација

Премин од аморфна во кристална состојба: Пред графитизацијата, јаглеродната структура на нафтениот кокс е аморфна, карактеризирана со материјална структура со „долг дострел, краток дострел подредена“. Преку третман на графитизација (обично изведуван на високи температури од 2500°C до 3000°C), аморфниот јаглерод постепено се трансформира во подредена тридимензионална графитна кристална структура.
Зголемување на големината на микрокристалите: За време на графитизацијата, просечната дебелина (Lc) и ширината (Lₐ) на снегулките од јаглеродната решетка се зголемуваат, додека меѓуслојното растојание (d) се намалува. Ова резултира со зголемување на големината на микрокристалите и посовршена кристална структура.
Намалување на отпорноста: Со зголемување на степенот на графитизација, отпорноста на графитизираниот нафтен кокс значително се намалува. Ова е затоа што, за време на графитизацијата, распоредот на јаглеродните атоми станува поуреден, дозволувајќи им на електроните да се движат послободно во рамките на слоевите, со што се зголемува електричната спроводливост.

III. Врска помеѓу микроструктурата и својствата

Електрична спроводливост: Слоестата кристална структура на графитизираниот нафтен кокс им овозможува на електроните слободно да се движат во рамките на слоевите, што резултира со одлична електрична спроводливост. Ова својство го прави графитизираниот нафтен кокс широко применлив во области како што се материјали за електроди и спроводливи адитиви.
Топлинска спроводливост: Поради ван дер Валсовите сили што ги поврзуваат слоевите, топлината може брзо да се пренесе во рамките на слоевите. Следствено, графитизираниот нафтен кокс, исто така, покажува добра топлинска спроводливост, што го прави погоден за производство на материјали за дисипација на топлина и други намени.
Механички својства: Кристалната структура на графитизираниот нафтен кокс му обезбедува одредена механичка цврстина. Сепак, во споредба со металните материјали, неговата слоевита структура резултира со послабо меѓуслојно поврзување, што доведува до релативно помала флексибилна и компресивна цврстина. Оваа карактеристика му дава на графитизираниот нафтен кокс предност во сценарија каде што треба да издржи одредени притисоци, но не бара висока цврстина.