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天津石墨板的结构和发展历史是怎样的发布日期:2019-12-06 15:08【关闭】

  1. 天津石墨板的发展石墨板是纤维状碳。然而,即使元素碳被加热到3000℃,它也不会融化。把碳元素熔化成液体,然后再把它拉成丝绸是不可能的。因此,石墨板不是由煤、焦炭等原料制成,而是由许多人造纤维或合成纤维在特定的工艺条件下碳化而成。早在20世纪80年代,人们就发明了利用天然纤维在高温下碳化得到石墨板(既耐热又导电),当时白炽灯泡的灯丝中就使用了石墨板。在1950年代,焦化生产的石墨板的粘胶丝(如铜氨人造丝、醋酸人造丝)和聚丙烯腈纤维(一种长丝生产的聚合和丙烯腈为原料,在引发剂的作用下)发明并提供给市场。

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  初期生产的石墨板性能不高,其抗拉强度只有3500公斤/厘米2左右,弹性模量只有 0. 28 ~ 0.63 x106公斤/厘米2左右。因此,它只能用作耐高温的保温材料或耐腐蚀的过滤材料,也有一些作为机械工业上的密封材料及吸收电波的材料。
 
  近年来航空工业及宇航技术飞速发展,需要具有如下特性的一种结构材料:它非常坚硬又很轻,抗拉强度很高,热膨胀系数很小,熔点很高而耐腐蚀性能良好。在选择使用各种结构材料时,受到特别注意的是材料的抗拉强度和弹性模量,因此石墨板及其复合材料得到了重视。
 
  在六十年代,许多国家对石墨板的生产工艺及原料选择进行了大量的研究工作,特别是1964年英国用聚丙烯腈长丝为原料,采取在2000℃左右低温预氧化同时加张力的方法,首次制出了抗拉强度为21000公斤/厘米2的高强度、高模量石墨板,并由间断屯产过渡到连续生产(连续预氧化及炭化),使石墨板的产量及质量跃进了一大步。作为一种 发展中的新材料,石墨板越来越显示其重要性,

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  高模量石墨板在这几种材料中的比弹性模量最高,而高强度石墨板则是这几种材料中的比抗拉强度最高的,S-玻璃纤维虽然抗拉强度较高但弹性模量较小,只有硼纤维可以与石墨板媲美,但硼纤维是以钨丝作芯材,硼沉积在钨丝上,因此成本昂贵。
 
  二、碳纤维结构 石墨板的结构当然与原料纤维有很人的区別。经过高温炭化得到的石墨板几乎由纯碳组成,并且是由二维有序的乱层石墨微晶所组成的多晶体。它与完整的石墨晶体有两个重要的差别:
 
  1. 石墨晶格中相邻层间距为3.354A,而构成石墨板的微晶石墨其晶格中的层间距稍大,为3.42A。

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  2。在石墨晶格中,各层之间存在一定的空间相对位置(如ABAB结构或a-bcabc结构)。然而,在石墨板微晶中,层与层之间的相对位置是不规则的,即缺乏三维有序性,因此称为随机层石墨结构。石墨结构不规则的石墨片的厚度和长度随炭化条件的不同而变化。例如,La为10~100A,相当于3~30层,La一般为20~60A,长度也可达250A。微晶重新组合成长的单元,称为微纤维,这是组成石墨板的第二个单元。超细纤维组装成石墨板。

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