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石墨板的膨脹原理
2021-06-28

1.蠕蟲石墨板的形成

       石墨板的密度為2360kg/m3,膨脹后的密度為800~ 1600kg/m3。石墨板之所以能產(chǎn)生體積膨脹，主要是因為化學處理和高溫加熱的結果。當化學物質如崗化物、強氧化劑等進入石墨層間時，生成了石墨板插層化合物。這種層間化合物是不穩(wěn)定的，當受到加熱時會產(chǎn)生氣化分解從層間外溢，溫度很高并且升溫速度比較快時，使分解的沖力也比較人，層而之間被推開，卷起一個卷曲形狀的層疊體，和蠕蟲形狀相似，因此俗稱蠕蟲石墨。這種膨脹過程只產(chǎn)生在層間垂直于層面的c軸方向。而在平行于層面方向（a向），由于層平面卷曲，出現(xiàn)面積縮小的趨勢，鱗片直徑減小。

石墨板.jpg

2.似蠕蟲狀顯微結構模型

       將經(jīng)高溫加熱含插層化合物的石墨板，置于顯微鏡下觀察時其似蠕蟲狀如圖2 - 1所示。為何會產(chǎn)生這樣形狀呢？可以這樣設想，當插層化合物在石墨層間氣化時，產(chǎn)生的氣體會形成一種壓力，同時沖擊兩個相鄰的層面，使其變成圖2 - 2(c)所示形狀。這一形狀的形成。過程和原因，可用圖2 - 2的(a)和（b)來解釋：假設在石墨板層的某一范圍內取A.B.C.D.E為插層化合物的集中點，如圖2-2(a)所示。當加熱這塊石墨板時，A.B.C.D.E各點化合物被氣化產(chǎn)生壓力PA、PB、PD、PE，如圖2 - 2( b)所示。則PA--PB 和PD---PE壓住了C層面的兩端,使之不能張開，但在層而中間的要將兩層面推開， 因此就形成了如圖2-2(c)所示的蠕蟲狀或叫柳葉狀的石墨塊體了。這種解釋是根據(jù)實物的存在分析而來的。這里面的假設是否符合事實和正確，有待進一步研究證實。

3.膨脹石墨板的成型特性

       碳和石墨材料成型時都要加粘結劑如瀝青或樹脂等，同時粘合劑具有增強作用。似是膨脹后的石墨制品成型時，不用加粘結劑。這就是膨脹石墨板的成型特性。其原因，我們從蠕蟲的結構和表面性質來說明。為了說明方便，我們把膨脹后的蠕蟲簡化為片狀螺旋彈簧,成型時所受外力可能來自三個方向：（1）外力作用方向沿蠕蟲長度方向。這種外力作用的結果，先是層面被壓縮，然后層片被壓緊，（2)外力作用方向與蠕蟲長度方向成一記角度。這種外力作用結果是蠕蟲層片間先是產(chǎn)生滑移,然后被壓緊;（3)外力作用方向與蠕蟲長度軸線垂直。這種情況與第二種情況類似，也是層片先滑移然后被壓緊。


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