高纯石墨板是一种以天然鳞片状焦碳为主要原料制成的板材,其含碳量通常大于99%,甚至可以达到99.99%以上。这种高纯度确保了其的物理和化学性能。而生产工艺精细复杂,包括原料准备、高温烧结、加工成型、脱碳处理、表面处理和质量检测等步骤。每一步都需要精确控制和高效管理,以确保最终产品的性能和质量。
1、晶体结构
层状结构:石墨具有典型的层状晶体结构,每一层中的碳原子通过共价键紧密结合,形成六边形的网状结构,这些碳原子层之间则通过较弱的范德华力相互吸引。在石墨板中,这种层状结构更加规整和清晰,因为高纯度意味着杂质较少,不会对碳原子层的排列造成干扰,使得层与层之间的堆积更加有序。
碳原子杂化方式:在每一层内,碳原子采用sp²杂化,这种杂化方式使得每个碳原子与相邻的三个碳原子形成σ键,构成六边形的平面结构。而未参与杂化的p轨道电子则在垂直于层面的方向上形成了π键,这些π电子可以在层内自由移动,这是石墨具有良好的导电性的原因之一。
2、微观缺陷结构
位错:尽管是石墨板,但在实际的生产过程中,仍然难以避免位错的存在。位错是一种晶体中的线性缺陷,会对石墨板的力学性能和电学性能产生一定的影响。不过,相比于普通石墨,石墨板中的位错数量会尽可能控制在较低的水平,以减少其对性能的不利影响。
晶界:石墨板是由众多微小的石墨晶体颗粒通过一定的工艺结合而成的,因此存在大量的晶界。晶界的结构和性质对石墨板的性能有着重要的影响,例如,晶界的移动和相互作用会影响石墨板的蠕变性能和热稳定性。
3、孔隙结构
开放孔隙:开放孔隙是指与外界相通的孔隙,它们可以吸附气体、液体等物质。石墨板的开放孔隙率相对较低,这使得它具有较好的抗渗透性和化学稳定性,能够在恶劣的环境条件下保持稳定的性能。
闭合孔隙:闭合孔隙则是封闭在材料内部的孔隙,不与外界相通。闭合孔隙的存在会影响石墨板的密度和机械强度,一般来说,石墨板的闭合孔隙率也会被控制在一个合理的范围内,以保证其具有较高的密度和强度。
4、表面结构
光滑度:石墨板的表面相对光滑,这有助于降低摩擦系数,提高其自润滑性能。同时,光滑的表面也可以减少表面的吸附和化学反应活性,进一步提高石墨板的化学稳定性。
官能团:在石墨板的表面,可能会存在一些含氧官能团,如羟基、羧基等。这些官能团的存在会影响石墨板的表面性质,例如亲水性、润湿性等。对于高纯石墨板,通常会通过特殊的处理工艺来减少表面官能团的数量,以提高其性能的稳定性。
