I. Značilnosti kristalne strukture
Slojevita struktura: Kristalna struktura grafitiziranega naftnega koksa je sestavljena iz ravninskih mrež heksagonalnih atomov ogljika. Te ravninske mreže so zložene plast za plastjo in tvorijo tipično slojevito strukturo. Plasti so povezane z relativno šibkimi van der Waalsovimi silami, ki grafitu dajejo mazljivost in anizotropijo.
Konstante mrežne mreže: Po obdelavi z grafitizacijo se konstanti mrežne mreže (a₀ in c₀) naftnega koksa približata konstantama naravnega grafita, kar kaže na visoko stopnjo podobnosti v njunih kristalnih strukturah. Ta strukturna značilnost omogoča grafitiziranemu naftnemu koksu odlično električno in toplotno prevodnost.
Mikrokristalni parametri: Z rentgensko difrakcijo je mogoče izračunati parametre, kot so razmik med plastmi (d₀₀₂), povprečni premer plasti (Lₐ) in višina zlaganja (Lc) mikrokristalov v grafitiziranem petrokoksu. Ti parametri odražajo velikost in razporeditev mikrokristalov ter služijo kot pomembni kazalniki za oceno stopnje grafitizacije.
II. Učinki procesa grafitizacije
Prehod iz amorfnega v kristalno stanje: Pred grafitizacijo je ogljikova struktura naftnega koksa amorfna, za katero je značilna "dolgodočna neurejenost, kratkodometna urejenost" materialne strukture. Z grafitizacijsko obdelavo (ki se običajno izvaja pri visokih temperaturah od 2500 °C do 3000 °C) se amorfni ogljik postopoma preoblikuje v urejeno tridimenzionalno kristalno strukturo grafita.
Povečanje velikosti mikrokristalitov: Med grafitizacijo se povečata povprečna debelina (Lc) in širina (Lₐ) ogljikovih kristalnih lusk, medtem ko se medplastni razmik (d) zmanjša. To povzroči povečanje velikosti mikrokristalitov in popolnejšo kristalno strukturo.
Zmanjšanje upornosti: Z naraščanjem stopnje grafitizacije se upornost grafitiziranega naftnega koksa znatno zmanjša. To je zato, ker med grafitizacijo postane razporeditev ogljikovih atomov bolj urejena, kar omogoča elektronom, da se prosteje gibljejo znotraj ravnin plasti, s čimer se poveča električna prevodnost.
III. Razmerje med mikrostrukturo in lastnostmi
Električna prevodnost: Plastovita kristalna struktura grafitiziranega naftnega koksa omogoča elektronom prosto gibanje znotraj ravnin plasti, kar ima za posledico odlično električno prevodnost. Zaradi te lastnosti je grafitizirani naftni koks široko uporaben na področjih, kot so elektrodni materiali in prevodni dodatki.
Toplotna prevodnost: Zaradi van der Waalsovih sil, ki povezujejo plasti, se lahko toplota hitro prenaša znotraj ravnin plasti. Posledično ima grafitizirani naftni koks tudi dobro toplotno prevodnost, zaradi česar je primeren za izdelavo materialov za odvajanje toplote in druge aplikacije.
Mehanske lastnosti: Kristalna struktura grafitiziranega naftnega koksa mu zagotavlja določeno mehansko trdnost. Vendar pa v primerjavi s kovinskimi materiali njegova plastovita struktura povzroči šibkejše medplastne vezi, kar vodi do relativno nižjih upogibnih in tlačnih trdnosti. Ta lastnost daje grafitiziranemu naftnemu koksu prednost pri uporabi v primerih, ko mora prenesti določene tlake, vendar ne zahteva visoke trdnosti.
Čas objave: 28. avg. 2025