چگونه گرافیت مصنوعی ساخته می شود؟

تولید گرافیت مصنوعی شامل چندین مرحله پیچیده است که نیاز به کنترل دقیق درجه حرارت، فشار و مواد اولیه دارد.این فرآیند با مواد خام حاوی کربن مانند کوک نفتی یا آنتراسیت آغاز می شود، که تحت یک فرآیند تبدیل حرارتی و شیمیایی قرار می گیرند.

1. آماده سازی مواد اولیه: کوکس نفتی، که یک محصول جانبی پالایش نفت است، تصفیه می شود، خرد می شود و با یک ماده اتصال دهنده مانند قیر یا قیر مخلوط می شود. سپس این مخلوط به شکل مورد نظر فشار داده می شود.
2. کربونیزه شدن: در این مرحله، ماده به دما بین 800 تا 1200 درجه سانتیگراد گرم می شود. در طول این فرآیند، اجزای فرار ناپذیر، در نتیجه یک ماده غنی از کربن اما هنوز هم بی شکل است.
3. گرافیتیزاسیون: مرحله حیاتی در تبدیل به گرافیت با گرم کردن به دمای شدید تا 3000 درجه سانتیگراد در کوره های ویژه گرافیتیزاسیون انجام می شود.اتم های کربن به یک شکل منظم تغییر شکل می دهند.، ساختار گرافیتی است که ویژگی های منحصر به فرد آن را به مواد می دهد.
4. پردازش و تصفیه بعد: بسته به کاربرد مورد نظر، گرافیت مصنوعی می تواند بیشتر تصفیه شود، به عنوان مثال از طریق فرآیندهای تصفیه اضافی، پوشش،یا تنظیم اندازه ذرات.

چرا گرافيت مصنوعي؟

گرافیت مصنوعی چندین مزیت اساسی نسبت به گرافیت طبیعی دارد:

• خلوص بالا: فرآیند تولید کنترل شده ناخالصی ها را از بین می برد و آن را برای کاربردهای الکترونیکی و هوافضا ایده آل می کند.
• ساختار یکنواخت: بر خلاف گرافیت طبیعی، گرافیت مصنوعی دارای ساختار یکنواخت است که خواص مکانیکی و الکتریکی آن را بهبود می بخشد.
• خواص سفارشی: از طریق کنترل فرآیند هدفمند، خواص خاص مانند رسانایی الکتریکی، رسانایی حرارتی یا ثبات مکانیکی می تواند بهینه شود.

کاربردهای گرافیت مصنوعی

به لطف خواص خارق العاده اش، گرافیت مصنوعی یک ماده کلیدی برای بسیاری از فن آوری های مدرن است:

• باتری های لیتیوم یون: به عنوان یک ماده آنود، گرافیت مصنوعی به عملکرد بالا و دوام دستگاه های ذخیره سازی انرژی مدرن کمک می کند
• صنعت نیمه هادی و الکترونیک: گرافیت با خلوص بالا برای تولید وافرهای سیلیکون و به عنوان یک جزء در پردازنده های با عملکرد بالا استفاده می شود.
• کوره های دمای بالا: گرافیت مصنوعی برای عناصر گرمایش و مواد عایق استفاده می شود که باید در برابر دمای شدید مقاومت کنند.
• متالورژی: در قالب الکترود در کوره های قوس الکتریکی برای تولید فولاد استفاده می شود.