La grafite ad elevata-purezza e i materiali grafitizzati sono due concetti strettamente correlati ma significativamente diversi. In poche parole, la "grafitizzazione" è un processo, mentre "l'elevata purezza" è uno stato.
Di seguito, spiegherò in dettaglio le loro differenze e connessioni dagli aspetti di definizione, processo, proprietà strutturali e applicazioni.
Riepilogo principale
• Graphitized materials: refer to any carbon material that has undergone high-temperature heat treatment (usually >2500 gradi), trasformando i suoi atomi di carbonio interni da una disposizione disordinata ad una struttura cristallina di grafite ordinata. La chiave sta nel grado di perfezione della sua struttura cristallina.
• Grafite ad alta-purezza: si riferisce a materiali di grafite artificiale con un alto grado di grafitizzazione e un contenuto di impurità estremamente basso (solitamente contenuto di ceneri<100ppm). It emphasizes both structure and purity.
In breve: la grafite ad alta-purezza è necessariamente un materiale grafitizzato, ma un materiale grafitizzato non è necessariamente grafite ad alta-purezza.
Confronto dettagliato
• Definizione fondamentale:
º Materiali grafitizzati: materiali di carbonio che hanno subito il processo di "grafitizzazione" e possiedono una struttura cristallina di grafite preliminare o altamente sviluppata.
• Grafite ad alta-purezza: grafite artificiale con un contenuto di impurità estremamente basso dopo una purificazione profonda.
• Processi chiave:
• Materiali grafitizzati: trattamento termico ad alta-temperatura (grafitizzazione): il carbonio amorfo viene trasformato in cristalli di grafite a 2500-3000 gradi.
• Grafite-di elevata purezza:
1. Grafitizzazione
2. Purificazione: sulla base della grafitizzazione, le impurità vengono rimosse reagendo con gas alogeni come cloro e freon ad alte temperature.
• Microstruttura:
• Materiali grafitati: non solo possiedono una struttura cristallina di grafite ben-sviluppata, ma un gran numero di atomi di impurità (come Fe, Si, Al, Ca, ecc.) vengono rimossi dalla struttura, risultando in un reticolo cristallino "più pulito".
• Grafite di elevata-purezza: non solo possiedono una struttura cristallina di grafite ben-sviluppata, ma un gran numero di atomi di impurità (come Fe, Si, Al, Ca, ecc.) vengono rimossi dalla struttura, risultando in un reticolo cristallino "più pulito".
• Caratteristiche prestazionali chiave:
º Materiali grafitati:
1. Conduttività elettrica e termica notevolmente migliorata
2. Migliore stabilità termica
3. Maggiore stabilità chimica
4. Migliore lubrificazione
º Grafite ad alta-purezza:
1. Possiede tutte le eccellenti proprietà dei materiali grafitati
2. Purezza chimica estremamente elevata
3. Superiore resistenza agli shock termici
4. Prestazioni più stabili in ambienti sensibili-a temperatura elevata
• Applicazioni principali:
º Materiali grafitati:
1. Materiale dell'anodo della batteria agli ioni di litio-
2. Elettrodo per normali forni elettrici ad arco/forni di raffinazione
3. Stampi per colata
4. Crogioli ordinari, elementi riscaldanti
º Grafite ad alta-purezza:
1. Industria dei semiconduttori: zona calda e crogiolo per forni di estrazione del silicio monocristallino-
2. Forni per deposizione di preforme in fibra ottica
3. Elettrodi-di fascia alta per lavorazione a scarica elettrica (EDM).
4. Metallurgia di precisione, aerospaziale
5. Reattori nucleari (moderatori di neutroni, riflettori)
Riepilogo e analogia: per comprenderlo in modo più vivido, possiamo usare un'analogia: materiali di carbonio ordinari (come i blocchi di carbone): come un normale pezzo di legno.
Materiali grafitati: come un pezzo di legno trattato e di alta-qualità, con una struttura più densa e prestazioni migliori. Possono essere utilizzati per realizzare mobili (corrispondenti ai normali elettrodi e stampi).
Grafite di elevata-purezza: come un legno raro che ha subito un trattamento speciale e un'essiccazione per realizzare strumenti musicali di alto-livello, non solo ha una struttura eccellente ma anche uno stress interno uniforme, è impeccabile e ha una stabilità estremamente elevata. Viene utilizzato per produrre tavole armoniche di pianoforti (corrispondenti a elementi riscaldanti a semiconduttore e forni a fibra ottica).
