processus de graphitisation

Le processus de graphitisation est un processus de traitement thermique par chauffage. Dans le processus de graphitisation de chaque étape de température, il existe un processus d'absorption de chaleur et un processus exothermique, qui peuvent être divisés en trois étapes suivantes :

Français : La première étape (1000 ~ 1800 ℃) : à une température plus élevée que la torréfaction, les produits libèrent davantage de composants volatils, toute la chaîne aliphatique résiduelle, C-H, liaison C = 0, etc. dans ce paradigme de température au sein de la fracture successive domestique ; la structure de couche désordonnée entre les couches d'atomes de carbone, d'hydrogène, d'oxygène, d'azote, de soufre, etc., ou de simples molécules de monomères (CH, CO, CO2, etc.) est également déchargée à ce moment. Une partie de la dispersion chaotique de molécules planes combinées en une grande molécule dans cette zone de température, le processus d'absorption de chaleur est principalement une continuation de la réaction chimique. Dans le même temps, il existe également des processus physiques, manifestés par la disparition d'une partie de la limite microcristalline, l'énergie interfaciale d'origine sous forme de libération de chaleur, comme force motrice pour promouvoir l'ordre du réseau hexagonal du carbone. D'après l'analyse des rayons X, on peut voir que dans cette plage de température, l'empilement des atomes de carbone au niveau d'une augmentation significative de leur disposition ordonnée s'effectue dans le plan bidimensionnel, la taille du plan bidimensionnel ne dépasse pas 8 nm, la macromolécule est toujours une structure de couche chaotique.

Français : La deuxième étape (1800~2400K) : il y a deux cas dans cette étape, l'un est que lorsque la température augmente, le système obtient plus d'énergie. La fréquence de vibration thermique des atomes de carbone augmente, l'amplitude augmente, régie par la loi de l'énergie libre minimale, le niveau de réseau par rapport à l'arrangement tridimensionnel de la structure du graphite est excessif et la distance entre les couches est réduite. Dans le même temps, l'amplitude des atomes de carbone le long de la direction parallèle à la grille plane augmente, et les lignes de dislocation et les joints de grains sur le plan cristallin disparaissent progressivement, libérant de la chaleur latente. À 2000K, le gain d'entropie du système au point le plus bas, il continuera à 2000K au-dessus de la courbe de différence d'entropie illustrée à la figure (13-6). Dans ce graphite traité thermiquement, le spectre de diffraction des rayons X est progressivement apparu avec des raies relativement nettes (hko), (001) et quelques raies (hkl), démontrant ainsi l'ordre tridimensionnel, qui est une sorte de libération d'énergie interne du processus de recuit. Une autre réaction parallèle se produit, entre 2 000 et 2 400 K, lorsque certaines impuretés génèrent du carbure (principalement du carbure de silicium) qui, à la température supérieure suivante, se décompose en vapeur métallique et en graphite. De plus, vers 2 400 K, le carbone commence à s'évaporer et des défauts thermiques apparaissent, tous consommant de l'énergie. Comme ces processus se produisent plus fréquemment entre 2 000 et 2 400 K, le système absorbe de l'énergie thermique, ce qui se traduit par une nouvelle augmentation de l'entropie.

Troisième étape (au-dessus de 2 400 K) : coke de pétrole et coke d'asphalte et autres carbones facilement graphitisables à une température de 2 400 K, la direction de l'axe a du grain croît jusqu'à une moyenne de 10 à 150 nm, et la direction de l'axe c atteint environ 60 couches (environ 20 nm). En raison de l'ordre de l'étape supérieure, le rétrécissement des grains est provoqué et l'espace interfacial des grains est élargi. Si le mécanisme de croissance des grains décrit ci-dessus, même si vous continuez à augmenter le placard de température, les grains ne peuvent pas être proches les uns des autres, ne peuvent pas être liés en un grain plus gros, la croissance du grain s'appuie sur un nouveau mécanisme pour réaliser, c'est-à-dire le processus de recristallisation.

Ce processus de recristallisation, d'une part, consiste à déplacer les molécules du plan de carbone à l'intérieur ou entre les molécules d'atomes de carbone, à affiner le réseau et à organiser en trois dimensions, d'autre part, à une température élevée de plus de 2400 K, le taux d'évaporation du matériau carboné augmente de façon exponentielle avec la température.

Traduit avec DeepL.com (version gratuite)