高純石墨板是一種以天然鱗片狀焦碳為主要原料制成的板材,其含碳量通常大于99%,甚至可以達到99.99%以上。這種高純度確保了其的物理和化學性能。而生產工藝精細復雜,包括原料準備、高溫燒結、加工成型、脫碳處理、表面處理和質量檢測等步驟。每一步都需要精確控制和高效管理,以確保最終產品的性能和質量。
1、晶體結構
層狀結構:石墨具有典型的層狀晶體結構,每一層中的碳原子通過共價鍵緊密結合,形成六邊形的網狀結構,這些碳原子層之間則通過較弱的范德華力相互吸引。在石墨板中,這種層狀結構更加規整和清晰,因為高純度意味著雜質較少,不會對碳原子層的排列造成干擾,使得層與層之間的堆積更加有序。
碳原子雜化方式:在每一層內,碳原子采用sp²雜化,這種雜化方式使得每個碳原子與相鄰的三個碳原子形成σ鍵,構成六邊形的平面結構。而未參與雜化的p軌道電子則在垂直于層面的方向上形成了π鍵,這些π電子可以在層內自由移動,這是石墨具有良好的導電性的原因之一。
2、微觀缺陷結構
位錯:盡管是石墨板,但在實際的生產過程中,仍然難以避免位錯的存在。位錯是一種晶體中的線性缺陷,會對石墨板的力學性能和電學性能產生一定的影響。不過,相比于普通石墨,石墨板中的位錯數量會盡可能控制在較低的水平,以減少其對性能的不利影響。
晶界:石墨板是由眾多微小的石墨晶體顆粒通過一定的工藝結合而成的,因此存在大量的晶界。晶界的結構和性質對石墨板的性能有著重要的影響,例如,晶界的移動和相互作用會影響石墨板的蠕變性能和熱穩定性。
3、孔隙結構
開放孔隙:開放孔隙是指與外界相通的孔隙,它們可以吸附氣體、液體等物質。石墨板的開放孔隙率相對較低,這使得它具有較好的抗滲透性和化學穩定性,能夠在惡劣的環境條件下保持穩定的性能。
閉合孔隙:閉合孔隙則是封閉在材料內部的孔隙,不與外界相通。閉合孔隙的存在會影響石墨板的密度和機械強度,一般來說,石墨板的閉合孔隙率也會被控制在一個合理的范圍內,以保證其具有較高的密度和強度。
4、表面結構
光滑度:石墨板的表面相對光滑,這有助于降低摩擦系數,提高其自潤滑性能。同時,光滑的表面也可以減少表面的吸附和化學反應活性,進一步提高石墨板的化學穩定性。
官能團:在石墨板的表面,可能會存在一些含氧官能團,如羥基、羧基等。這些官能團的存在會影響石墨板的表面性質,例如親水性、潤濕性等。對于高純石墨板,通常會通過特殊的處理工藝來減少表面官能團的數量,以提高其性能的穩定性。
