கிராஃபைட்டாக்கம் என்பது உற்பத்திச் செயல்முறையின் ஒரு முக்கிய இணைப்பு. அதன் கொள்கை என்ன?

கிராஃபைட்டாக்கல் கொள்கையானது உயர்-வெப்பநிலை வெப்பச் சிகிச்சையை (2300–3000°C) உள்ளடக்கியது. இது, உருவமற்ற, ஒழுங்கற்ற கார்பன் அணுக்களை மறுசீரமைத்து, வெப்ப இயக்கவியல் ரீதியாக நிலையான ஒரு முப்பரிமாண ஒழுங்கமைக்கப்பட்ட கிராஃபைட் படிக அமைப்பை உருவாக்குகிறது. இந்தச் செயல்முறையின் மையமானது, கார்பன் அணுக்களின் SP² கலப்பினமாக்கல் மூலம் ஒரு அறுகோணப் பின்னலை மீண்டும் உருவாக்குவதில் அடங்கியுள்ளது. இதனை மூன்று நிலைகளாகப் பிரிக்கலாம்:

நுண் படிக வளர்ச்சி நிலை (1000–1800°C):
இந்த வெப்பநிலை வரம்பிற்குள், கார்பன் பொருளில் உள்ள மாசுகள் (குறைந்த உருகுநிலை கொண்ட உலோகங்கள், கந்தகம் மற்றும் பாஸ்பரஸ் போன்றவை) ஆவியாகத் தொடங்குகின்றன, அதே நேரத்தில் கார்பன் அடுக்குகளின் தள அமைப்பு படிப்படியாக விரிவடைகிறது. நுண்படிகங்களின் உயரம் ஆரம்பத்தில் இருந்த ~1 நானோமீட்டரிலிருந்து 10 நானோமீட்டராக அதிகரித்து, அடுத்தடுத்த ஒழுங்கமைப்பிற்கு அடித்தளமிடுகிறது.

முப்பரிமாண ஒழுங்குபடுத்தும் நிலை (1800–2500°C):
வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது, ​​கார்பன் அடுக்குகளுக்கு இடையேயான சீரற்ற நிலைகள் குறைந்து, அடுக்குகளுக்கு இடையேயான இடைவெளி படிப்படியாக 0.343–0.346 நானோமீட்டராகக் குறுகுகிறது (இது 0.335 நானோமீட்டர் என்ற இலட்சிய கிராஃபைட் மதிப்பை நெருங்குகிறது). கிராஃபைட்டாக்கல் அளவு 0-லிருந்து 0.9 ஆக அதிகரிக்கிறது, மேலும் அந்தப் பொருள், கணிசமாக மேம்பட்ட மின் மற்றும் வெப்பக் கடத்துத்திறன் போன்ற தனித்துவமான கிராஃபைட் பண்புகளை வெளிப்படுத்தத் தொடங்குகிறது.

படிகப் பதப்படுத்தும் நிலை (2500–3000°C):
உயர் வெப்பநிலைகளில், நுண்படிகங்கள் மறுசீரமைப்பிற்கு உள்ளாகின்றன, மேலும் படிகக் குறைபாடுகள் (காலியிடங்கள் மற்றும் இடப்பெயர்வுகள் போன்றவை) படிப்படியாக சரிசெய்யப்பட்டு, கிராஃபைட்டாக்கல் அளவு 1.0-ஐ (சிறந்த படிகம்) நெருங்குகிறது. இந்த நிலையில், பொருளின் மின்தடை 4–5 மடங்கு குறையலாம், வெப்பக் கடத்துத்திறன் சுமார் 10 மடங்கு மேம்படுகிறது, நேரியல் விரிவாக்கக் குணகம் 50–80% குறைகிறது, மற்றும் வேதியியல் நிலைத்தன்மை குறிப்பிடத்தக்க அளவில் அதிகரிக்கிறது.

உயர்-வெப்பநிலை ஆற்றலின் உள்ளீடு, கிராஃபைட்டாக்கல் செயல்முறையின் முக்கிய உந்து சக்தியாகும். இது கார்பன் அணுக்களின் மறுசீரமைப்புக்கான ஆற்றல் தடையைத் தாண்டி, ஒழுங்கற்ற கட்டமைப்பிலிருந்து ஒழுங்கான கட்டமைப்பிற்கு மாறுவதற்கு வழிவகுக்கிறது. மேலும், போரான், இரும்பு அல்லது ஃபெரோசிலிக்கான் போன்ற வினையூக்கிகளைச் சேர்ப்பது, கிராஃபைட்டாக்கல் வெப்பநிலையைக் குறைத்து, கார்பன் அணுக்களின் பரவல் மற்றும் படிகக்கூடு உருவாக்கத்தை ஊக்குவிக்கும். உதாரணமாக, ஃபெரோசிலிக்கானில் 25% சிலிக்கான் இருக்கும்போது, ​​கிராஃபைட்டாக்கல் வெப்பநிலையை 2500–3000°C-லிருந்து 1500°C-ஆகக் குறைக்க முடியும். அதே நேரத்தில், கிராஃபைட் உருவாக்கத்திற்கு உதவும் அறுகோண சிலிக்கான் கார்பைடும் உருவாக்கப்படுகிறது.

கிராஃபைட்டாக்கத்தின் பயன்பாட்டு மதிப்பானது, பொருட்களின் பண்புகளின் விரிவான மேம்பாட்டில் பிரதிபலிக்கிறது:

• மின் கடத்துத்திறன்: கிராஃபைட்டாக்கல் செயல்முறைக்குப் பிறகு, பொருளின் மின்தடைத்திறன் கணிசமாகக் குறைவதால், இது சிறந்த மின் கடத்துத்திறன் கொண்ட ஒரே அலோகப் பொருளாக விளங்குகிறது.
• வெப்பக் கடத்துத்திறன்: வெப்பக் கடத்துத்திறன் சுமார் 10 மடங்கு மேம்படுவதால், இது வெப்ப மேலாண்மைப் பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றதாக அமைகிறது.
• வேதியியல் நிலைத்தன்மை: ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்ப்பு மற்றும் அரிமான எதிர்ப்பு மேம்படுத்தப்பட்டு, பொருளின் சேவை ஆயுள் நீட்டிக்கப்படுகிறது.
• இயந்திரவியல் பண்புகள்: வலிமை குறையக்கூடும் என்றாலும், உட்புகுத்தல் மூலம் நுண்துளை அமைப்பை மேம்படுத்தி, அடர்த்தியையும் தேய்மான எதிர்ப்பையும் அதிகரிக்க முடியும்.
• தூய்மை மேம்பாடு: உயர் வெப்பநிலையில் அசுத்தங்கள் ஆவியாவதால், பொருளின் சாம்பல் உள்ளடக்கம் சுமார் 300 மடங்கு குறைந்து, உயர் தூய்மைத் தேவைகள் பூர்த்தி செய்யப்படுகின்றன.

உதாரணமாக, லித்தியம்-அயன் மின்கலத்தின் ஆனோடு பொருட்களில், செயற்கை கிராஃபைட் ஆனோடுகளைத் தயாரிப்பதில் கிராஃபைட்டாக்கல் ஒரு முக்கியப் படியாகும். கிராஃபைட்டாக்கல் செயல்முறையின் மூலம், ஆனோடு பொருட்களின் ஆற்றல் அடர்த்தி, சுழற்சி நிலைத்தன்மை மற்றும் வீதச் செயல்திறன் ஆகியவை குறிப்பிடத்தக்க அளவில் மேம்படுத்தப்பட்டு, மின்கலத்தின் ஒட்டுமொத்த செயல்திறனை நேரடியாகப் பாதிக்கின்றன. சில இயற்கை கிராஃபைட்டுகள், அதன் கிராஃபைட்டாக்கல் அளவை மேலும் மேம்படுத்துவதற்காக உயர்-வெப்பநிலைச் செயல்முறைக்கும் உட்படுத்தப்படுகின்றன. இதன் மூலம் ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும் மின்னேற்ற-மின்னிறக்கத் திறன் ஆகியவை உகந்ததாக்கப்படுகின்றன.