石墨散熱片石墨片材料
[晶體化學]:自然界純石墨很少,常含有SiO2、Al2O3、FeO、MgO、CaO、P2O5、CuO、H2O、瀝青及粘土等雜質,可多達10~20%。
[結構與形態(tài)]:層狀結構。碳原子組成六方網層。根據層的疊置層序和重復周期分為兩種類型:ABAB兩層一個重復周期的2H型,a0=0.2462nm,c0=0.670nm;Z=4;ABCABC三層一個重復周期的3R型,a0=0.246nm,c0=1.006nm,Z=6。層內原子間距0.142nm,層間距0.335nm。層內原子作六方環(huán)狀排列,碳原子為三配位,碳原子的外層構型為s2p2,雜化作sp2。每個碳原子以一個s電子和兩個電子與其周圍的三個碳原子形成共價鍵,而另一個具有活動性的p電子則形成離域大π鍵,從而使晶體具有一定的金屬性。層內極強的結合、層間巨大的間距及弱鍵構成了石墨結構的主要特點,并決定了石墨的特殊性能。
復六方雙錐晶類,D6h-6/mmm(L66L27PC)。六方板狀晶形。常見單形:平行雙面
c{0001},六方雙錐p{1011}、φ{1122}、o{1012},六方柱m{1010}。底面常具三角形條紋。依(1121)為雙晶面形成雙晶。一般呈鱗片狀或致密塊狀、土狀。
[理化性能]:鐵黑至鋼灰色。條痕光亮黑色。金屬光澤,隱晶集合體呈土狀者光澤暗淡。不透明。解理{0001}完全。硬度1~2。相對密度2.1~2.3。有滑膩感,具良導電性。
偏光鏡下:極薄的薄片能透光,淺綠灰色。一軸晶(-),折射率約1.93~2.07。
耐高溫性:石墨是碳的高溫變體,是目前已知的最耐高溫的材料之一,熔點高達3850℃,4500℃才氣化。2500℃時石墨的強度反而比室溫時提高一倍。
導電、導熱性能:電導率約為一般非金屬的100倍,碳素鋼的2倍,鋁的3~3.5倍。若將石墨定向排列,加溫、加壓制成定向石墨,其順向導電性約為反向導電性的1000倍,故可制成各種半導體材料和高溫導電材料。
石墨的導熱性能超過鋼、鐵、鋁,且具有異常導熱性,即導熱率隨溫度的升高而降低,在極高的溫度下則趨于絕熱。
化學穩(wěn)定性:常溫下具良好的化學穩(wěn)定性,不受任何強酸、強堿和有機溶劑的腐蝕。但在氧化劑(如高氯酸HClO4)作用下能被氧化。在空氣中500℃開始氧化,
700℃時水蒸氣可對其產生侵蝕,900℃時CO2也能對其產生侵蝕作用。熱穩(wěn)定性良好,膨脹系數?。?.2*10-6/℃),高溫下能經受溫度劇烈變化而不破壞,且其體積變化不大。潤滑性和可加工性:具良好的潤滑性能,其摩擦系數在潤滑介質中小于0.1。鱗片越大,摩擦系數越小,潤滑性能越好。
吸熱性和散熱性:具良好的吸熱性能,每1kg可吸收(2.96~9.211)*107J熱量,而金屬材料每1kg的吸熱量為4.061*107J;石墨的散熱性能與金屬相當。涂敷性:石墨可涂抹固體,形成薄膜,當其顆粒小至5~10μ時粘附力更強。在原子反應堆中,石墨還具有良好的中子減速性能。
[產狀與組合]:形成于高溫條件下的還原作用。分布最廣的石墨變質礦床,由碳質沉積物或煤層受區(qū)域變質或巖漿侵入作用而形成。石墨亦可產于某些火成巖中,碳常來自含碳的圍巖,也見于偉晶巖脈。[鑒定特征]鐵黑色,條痕黑色,一組完全解理,硬度小,染手。與輝鉬礦相似,
但輝鉬礦具更強的金屬光澤,相對密度稍大。在涂釉瓷板上,輝鉬礦的條痕色黑;中帶綠,而石墨條痕不帶綠色。;
[工業(yè)應用]:石墨的結晶狀態(tài)影響其工藝性能。工業(yè)上根據石墨的結晶程度將其分為兩類:一類為晶質石墨,呈鱗片狀或塊狀,晶體大于1μ,可用肉眼或顯微;鏡辨別
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