Жаңа графит электрод материалдары механикалық қасиеттерде, термиялық қасиеттерде, химиялық тұрақтылықта және өңдеуде серпінді жетістіктерге қол жеткізді. Көміртекті талшықтармен күшейтілген графит және изостатикалық графитпен ұсынылған олардың негізгі өнімділік жетістіктері мен қолдану құндылықтары келесідей:
I. Көміртекті талшықпен күшейтілген графит: механикалық қасиеттердегі революциялық жақсарту
1. Беріктік және кернеу модулі
PAN көміртекті талшықтарына аз мөлшерде графен (0,075 салмақтық%) енгізу арқылы олардың созылу беріктігі 1916 МПа-ға жетеді, ал Янг модулі 233 ГПа-ға жетеді, бұл таза PAN көміртекті талшықтарымен салыстырғанда сәйкесінше 225% және 184% өсімді білдіреді. Бұл жетістік графеннің көміртекті талшық микроқұрылымын оңтайландыруынан туындайды:
- Кеуектіліктің төмендеуі: Графенді қосу талшықтардағы ішкі тесіктер мен қуыстардың мөлшерін айтарлықтай азайтады, жоғары концентрацияларда (0,1 салмақтық %) осьтік микрокеуектерді дерлік жояды, осылайша кернеу концентрациясының нүктелерін азайтады.
- Ретті графит құрылымы: Раман спектроскопиясы графен наноқабаттарының PAN карбонизациясы кезінде пайда болған графит құрылымымен қоршалғанын көрсетеді, бұл ақаулары аз және кристалдық бағдары жақсартылған толық графит торына әкеледі.
2. Кеңейтілген қолданба сценарийлері
- Аэроғарыш: Көміртекті талшықтармен күшейтілген графит композиттері, алюминий қорытпасының тығыздығының тек 60%-ын ғана құрайды және біртұтас бөлік ретінде қалыптау мүмкіндігімен (бекіткіштерді пайдалануды азайтады), ұшақ құрылымдық компоненттерінде (мысалы, Boeing B-787 ұшағында композиттік материалдың 50%-ы пайдаланылады), зымыран тасығыштардың корпустарында және спутниктік бөлшектерде кеңінен қолданылады.
- Жоғары деңгейлі өндіріс: Олардың абляцияға төзімділігі оларды зымыран қозғалтқыштарының форсункалары, ядролық реактордың негізгі құрылымдары және басқа да экстремалды орталар үшін өте маңызды етеді.
II. Изостатикалық графит: бірнеше қасиеттер бойынша кешенді жетістіктер
1. Механикалық қасиеттері: дәстүрлі болаттардан асып түседі
- Жоғары беріктік және изотропия: Изостатикалық престеу арқылы оның созылу беріктігі 1000 МПа-дан асады (қарапайым болаттардан әлдеқайда асып түседі), изотропия қатынасы 1,0–1,1, бұл кәдімгі графиттің анизотроптық ақауларын жояды.
- Жоғары тығыздық және тозуға төзімділік: 1,95 г/см³ көлемдік тығыздығымен, иілу беріктігі 80 МПа-дан асады және сығымдау беріктігі 200–260 МПа аралығында болғандықтан, ол жоғары өнімді тежегіш төсемдерін, тығыздағыштарды және мойынтіректерді өндіруге жарамды.
2. Жылулық қасиеттер: төтенше жағдайларда тұрақтылық
- Жоғары температураға және термиялық соққыға төзімділік: Инертті атмосферада оның механикалық беріктігі 2500°C температурада ең жоғары деңгейге жетеді, балқу температурасы 3650°C және қайнау температурасы 4827°C. Оның төмен термиялық кеңею коэффициенті өлшемдік өзгерістерді азайтады, бұл оны зымыранның тұтану электродтары, форсункалары және басқа да жоғары температуралы компоненттер үшін өте қолайлы етеді.
- Жоғары жылу өткізгіштік: Оның тамаша жылу өткізгіштігі жылудың тез таралуына мүмкіндік береді, бұл жабдықтың тиімділігін арттырады, мысалы, CZ типті монокристалды тікелей тартылатын пештің жылу өрісінің компоненттерінде (тигельдер, жылытқыштар).
3. Химиялық тұрақтылық: коррозияға төзімділік және тотығуға төзімділік
Ол күшті қышқылдарда, сілтілерде және органикалық еріткіштерде тұрақты болып қалады, балқытылған металдар мен шыныдан эрозияға төзімді, бұл оны химиялық контейнерлерге, ядролық реакторлардың өзек құрылымдарына және басқа да коррозиялық орталарға жарамды етеді.
4. Өңдеу мүмкіндігі: икемділік және дәлдік
Оны электр разрядтарын өңдеуге арналған электродтар және үздіксіз металл құюға арналған графит қалыптары сияқты күрделі жобалау талаптарын қанағаттандыру үшін кез келген пішінге келтіруге болады.
III. Индустрияландыру және жаңа графит электрод материалдарының болашақ бағыттары
1. Индустрияландырудың ілгерілеуі
- Изостатикалық графит: Оның әлемдік нарықтағы үлесі артып келеді, Индонезия мен Мароккодағы қуаттылықтың кеңеюі оның салалық позициясын одан әрі нығайтады.
- Көміртекті талшықпен күшейтілген графит: Ол халықаралық жетекші аккумуляторлық клиенттермен сәтті қабылданды және әлемдегі алғашқы халықаралық стандартты әзірлеуді басқарып келеді,Литий-ионды батареяларға арналған нано-кремнийлі анод материалдарына арналған толық сипаттама бланкі.
2. Болашақ технологиялық жетістіктер
- Шикізатты оңтайландыру: Механикалық қасиеттерді жақсарту үшін агрегат бөлшектерінің өлшемін азайту (мысалы, кокс ұнтағын екінші реттік модификациялау арқылы 2–5 мкм дейін).
- Графиттеу технологиясының инновациясы: Микротолқынды графиттеу технологиясы энергия тұтынуды 30%-ға азайтады және өндіріс циклдерін қысқартады, бұл кең көлемде енгізуді жеңілдетеді.
- Құрылымдық инновация: Мысалы, қос градиентті графит анодтары бөлшектердің мөлшері мен кеуектілігінің қос градиенттік таралуы арқылы ≥230 Вт/кг энергия тығыздығын сақтай отырып, 6 минут ішінде 60% жылдам зарядтау мүмкіндігіне қол жеткізеді.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 31 шілде