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石墨板的应用注意事项及提高膨胀强度的途径

石墨板具有导电性好、耐高温、抗酸、碱腐蚀和易加工等良好特性。因此广泛被应用在冶金,化工、电化学等工业当中。用途就是在半导体领域中,但是在太阳能电池、传感器方面、纳米电子学、高性能纳电子器件、复合材料、场发射材料等领域应用也是非常广泛的。

在工业上运用非常广,可用于制作冶炼上的高温坩埚、做钢锭的保护剂、机械工业的润滑剂、制作电级和铅笔芯;广泛用于冶金工业的高等耐火材料与涂料、军事工业火工材料安定剂、轻工业的铅笔芯、电气工业的碳刷、电池工业的电级、化肥工业催化剂等。鳞片石墨经过深加工,又可生产出石墨乳、石墨密封材料与复合材料、石墨制品、石墨减磨添加剂等高新技术产品,成为各个工业部门的重要非金属矿物原料。

提高膨胀石墨板强度的途径有两个,一是提高石墨层间滑动所需要的力,二是石墨晶体结构缺陷和多孔网状的特点,使层面内产生应力集中,应设法减小这种应力。

问题产生的原因在于膨胀石墨的键能属于混合型:平面内原子为共价键,结合是比较牢固的,在平面与平面间为分子键,结合力较弱。晶体层面断裂有两种情况,一种是原子间分离,造成脆性断裂,多数沿解理面进行的。

另一种是晶体层面成切变破坏,即相对滑移产生塑性变形而断裂,膨胀后的石墨属后一种情况较多。

石墨晶片上缺陷和孔洞产生应力集中的问题,在高倍显微镜下可以观察到。有圆孔的地方有裂纹,受拉力作用就出现平行线,即为应力线,孔周围应力线比较集中。在裂纹的尖切口或方孔各角上,都会产生很大的应力集中。因而降低平面受力强度,采取措施消除材料的结构缺陷和裂纹,减小晶体层片滑动的趋势,就可以提高强度。实际生产中,用增加蠕状虫减少枝状虫可以解决一定问题。

石墨板用掺入硼化物的方法可以造成层面滑移的障碍,使层面滑移困难。掺硼的数量和膨胀石墨强度有一定关系,对于一定工艺和配方的膨胀石墨板,有一个更佳掺入量。掺硼量虽少,却能使强度显著增大。除掺硼外,还可掺入亲碳物质,使其在碳中形成“钉子”化合物。在碳网状结构中,安插若干个“钉子”可以阻止层面间滑移产生的切应力,以增加强度。