A szén anyagcsalád kulcsfontosságú tagjaként a grafitlemezek széles körű alkalmazási kilátásokat mutatnak az energia, az elektronika, a vegyipar és az űrrepülés területén, kiváló termikus és elektromos vezetőképességük, kémiai stabilitásuk és mechanikai szilárdságuk miatt. Az utóbbi években, az anyagtudomány és a mérnöki munka gyors fejlődésével, a grafitlemezekkel kapcsolatos kutatások tovább mélyültek, ami jelentős előrelépést eredményez a szerkezeti tervezésben, a teljesítmény optimalizálásában és a funkcionális alkalmazásokban.
1. Grafitlemez -előkészítő technológia
A grafitlemezek előkészítési folyamata közvetlenül befolyásolja mikroszerkezetüket és makroszkopikus tulajdonságaikat, ezért továbbra is alapvető kutatási terület. Hagyományosan, a grafitlemezeket általában kompressziós öntéssel vagy magas - hőmérsékleti grafitizációval állítják elő a természetes pelyhek grafitja, ám ezek a módszerek korlátozott sűrűséghez és egységességhez vezetnek. Az utóbbi években a kutatók számos új előkészítési technikát fejlesztettek ki, ideértve a kémiai gőzlerakódást (CVD), a polimer prekurzor átalakítását és a hibrid módszereket (pl. Grafit kompozitok gyantákkal, fémekkel vagy kerámiákkal).
Közülük a CVD technológia magas - minőségi grafitfilmeket helyezhet be a szubsztrát felületeire. A reagensgázok (például metán, hidrogén és argon) arányának és hőmérsékletének szabályozásával a grafitrétegek és a szemcseméret száma pontosan szabályozható. Ezenkívül a polimer prekurzorokon, például a poliimid (PI) alapú pirolitikus grafitizáció szintén jelentős figyelmet fordított. Ez a módszer magas - hőmérsékleti kezelést (2800 fok felett) használ a szerves anyag karbonizálására és átrendezésére grafitszerkezetbe. A kapott grafitlapok nagy orientációval és kiváló hővezető képességgel rendelkeznek.
2. Teljesítmény -optimalizálás és módosítási kutatás
A grafitlapok teljesítményének optimalizálása elsősorban a hővezető képességre, az elektromos vezetőképességre, a mechanikai szilárdságra és a korrózióállóságra összpontosít. Ami a hővezető képességet illeti, a kutatók kimutatták, hogy a grafitlemezek (például a- segített orientáció révén) növelése a grafitlemezek (például a gördítés révén) jelentősen javíthatja azok - sík hővezető képességét. Néhány erősen orientált grafitlap hővezető képessége meghaladta az 1500 W/(M · K). Ami az elektromos vezetőképességet illeti, az olyan elemekkel, mint a nitrogén és a bór, vagy a megerősítő fázisok, például a szén nanocsövek és a grafén bevezetése tovább javíthatja az elektronszállításukat.
A mechanikai szilárdság szempontjából, míg a grafitlapok nagy nyomószilárdsággal rendelkeznek, a szakítószilárdságuk és szilárdságuk viszonylag alacsony, korlátozva azok használatát a - csapágyszerkezetek terhelésében. Ennek kezelése érdekében a kutatók olyan megoldásokat fedeztek fel, mint például a szénszál - megerősített grafitkompozitok és grafit/fém kompozit lapok, javítva az általános mechanikai tulajdonságokat a magas - Serrenge Second Serrends második - fázisanyagok bevezetésével. Ezenkívül speciális alkalmazásokhoz (például kémiai korrózióvédelem) a felületi bevonat technológiáit (például nikkel -bevonatot, SIC bevonatot vagy al₂o₃ bevonatot) használják a grafitlemezek korrózióállóságának fokozására.
3. Haladás a funkcionális alkalmazásokban
A grafitlemezek egyedi tulajdonságai különféle területeken értékessé tették őket. Az energiaágazatban a magas - hővezetőképességű grafitlemezeket széles körben használják a lítium akkumulátor hőgazdálkodásában, a félvezető eszköz hőkezelése és a napenergia -termikus konverziós rendszerekben. Például a grafitlemezeket hő -eloszlású szubsztrátként használják az elektromos jármű akkumulátorában, hatékonyan csökkentve az akkumulátor működési hőmérsékleteit és meghosszabbítva az akkumulátor élettartamát.
Az elektronikai ágazatban a grafitlemezeket, kiváló elektromos tulajdonságaik miatt, rugalmas áramköri táblákban, elektromágneses árnyékoló anyagokban és hőeloszlású alkatrészekben használják a magas- teljesítményű elektronikus eszközökhöz. Ezenkívül a grafén - grafit kompozit lapok fejlesztése potenciális megoldásokat kínál a következő - generációs magas - frekvenciatételi eszközökhöz. A vegyiparban a grafitlemezek, a magas - hőmérséklet és a korrózió - rezisztens tulajdonságaik miatt, ideális választás a reaktor béléshez, tömítőanyagokhoz és a magas- hőmérsékleti szűrőkhöz.
4. Jövőbeli kutatási irányok
Noha a grafitlemez -kutatás számos áttörést ért el, a kihívások továbbra is fennállnak, mint például a nagy - méretarányos termelés és az elégtelen stabilitás magas költségei bizonyos szélsőséges környezetekben. A jövőbeli kutatások a következő területekre összpontosíthatnak:
1. zöld és alacsony - Költségtermelési technológia: Az energia fejlesztése - Hatékony és hatékony szintézis folyamatok a grafitlapok ipari alkalmazásának elősegítésére;
2. multifunkcionális integrált kialakítás: a termikus, elektromos és mechanikai tulajdonságok optimalizálása a kompozit szerkezeti tervezés révén;
3. Szélsőséges környezeti alkalmazkodóképesség: a hosszú - hosszú hőmérsékletek, erős sugárzás vagy súlyos korrózió alatti hosszú - kifejezés stabilitásának tanulmányozása;
4. A feltörekvő alkalmazások feltárása: Alkalmazások a kvantumkészülék -hűtésben, az űrtechnológiában és az orvosbiológiai anyagokban.
Összefoglalva: a grafitlemez -kutatás gyorsan fejlődik. A termelési technológia, a teljesítmény -ellenőrzés és a funkcionális alkalmazások folyamatos áttöréseivel a magas - a gyártás és a stratégiai feltörekvő iparágakban játszott szerepe egyre fontosabbá válik.
