
【建】 graphitization
black lead; graphite; plumbago; pot lead
【化】 black lead; graphite; mineral black; mineral carbon; pot lead
【醫】 black leaching; graphite; plumbago
burn up; change; convert; melt; spend; turn
affect; effect; intention; action; motive; operation
【醫】 action; effect; process; role
【經】 role
石墨化作用(Graphitization)指在高溫條件下,無定形碳或其它碳材料(如焦炭、炭黑)通過熱處理發生結構重組,逐漸轉化為具有規則層狀晶體結構的石墨的過程。該過程涉及碳原子從無序排列轉變為有序的六方晶格結構(sp²雜化),顯著提升材料的導電性、導熱性及化學穩定性。
結構轉變
碳原子在2,000°C以上高溫中重新排列,形成ABAB堆疊的平面六元環層狀結構。此過程伴隨雜原子(如氫、氧)的脫除和微晶尺寸的增大,最終獲得接近天然石墨的晶體特征。
能量驅動
熱力學上,石墨是碳的穩定形态。高溫提供活化能,克服能壘,促使熱力學不穩定的無定形碳向低自由能的石墨态轉變。
工業應用
人造石墨負極材料(锂離子電池)、高功率電極(電弧爐)、核反應堆慢化劑等依賴石墨化提升性能。例如,锂電池負極經石墨化後可實現>350 mAh/g的比容量和穩定循環性能。
注:因搜索結果未提供可直接引用的線上資源鍊接,以上定義綜合了材料科學領域權威工具書及标準機構的術語解釋。建議用戶查閱《Carbon》期刊或《Encyclopedia of Materials: Science and Technology》獲取詳細技術參數。
石墨化作用通常指兩種不同的過程,需根據應用領域區分解釋:
通過高溫熱處理(2300–2500℃),将無定形碳轉化為有序石墨結構,主要目的包括:
副作用:材料強度下降約50%,氣孔率增加,需通過浸漬工藝彌補。
特指鋼在長期高溫(>400℃)和應力下,碳化物分解為遊離石墨的過程,導緻:
類型 | 目的/影響 | 溫度條件 | 應用領域 |
---|---|---|---|
炭材料石墨化 | 改善性能(導電、耐熱等) | 2300–2500℃(短期) | 電極、電池負極等 |
鋼的石墨化 | 材料失效(脆性增加) | 長期中高溫 | 熱力設備、管道等 |
兩種過程本質不同,需結合具體場景理解。
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