“வினையூக்கி கிராஃபைட்டாக்கல்” தொழில்நுட்பம் என்பது என்ன?

வினையூக்கி கிராஃபைட்டாக்கல் என்பது, கார்பன் பொருட்களைத் தயாரிக்கும் போது, ​​உருவமற்ற கார்பனை குறைந்த வெப்பநிலையில் கிராஃபைட் கட்டமைப்பாக மாற்றுவதை எளிதாக்குவதற்காக, இரும்பு, ஃபெரோசிலிக்கான், போரான் போன்ற குறிப்பிட்ட வினையூக்கிகளைப் பயன்படுத்தும் ஒரு தொழில்நுட்பமாகும்.

தொழில்நுட்பக் கொள்கை

வினையூக்கி கிராஃபைட்டாக்கல் வினையின் கிளர்வு ஆற்றலைக் குறைப்பதற்காக வினையூக்கிகளைப் பயன்படுத்துவதில்தான் வினையூக்க கிராஃபைட்டாக்கல் வினையின் மையக்கரு அடங்கியுள்ளது. இதன் மூலம், கார்பன் அணுக்கள் ஒழுங்கற்ற அமைப்பிலிருந்து ஒழுங்கான கிராஃபைட் கட்டமைப்பிற்கு மாறும் செயல்முறை துரிதப்படுத்தப்படுகிறது. இந்த வழிமுறைகள் முதன்மையாக இரண்டு கோட்பாடுகளை உள்ளடக்கியுள்ளன:

கரைதல்-வீழ்படிவு இயங்குமுறை:

வினையூக்கியால் உருவான உருகிய கலவையில் உருவமற்ற கார்பன் கரைகிறது. உருகிய கலவை மீசெறிவூட்டப்பட்ட நிலையை அடையும்போது, ​​கார்பன் அணுக்கள் கிராஃபைட் படிகங்களின் வடிவில் வீழ்படிவாகின்றன.
உதாரணமாக, ஒரு ஃபெரோசிலிக்கான் வினையூக்கியானது 1600°C வெப்பநிலையில் 2% வரை கார்பனைக் கரைத்து, கார்பனை கிராஃபைட்டாக வீழ்படிவாக்குகிறது. அதே நேரத்தில், அறுகோண சிலிக்கான் கார்பைடு கட்டமைப்புகளின் உருவாக்கம் கிராஃபைட் உருவாவதற்கு உதவுகிறது.

கார்பைடு உருவாக்கம்-சிதைவு பொறிமுறை:

வினையூக்கியானது கார்பனுடன் வினைபுரிந்து கார்பைடுகளை உருவாக்குகிறது, அவை உயர் வெப்பநிலையில் சிதைவடைந்து கிராஃபைட் மற்றும் உலோக ஆவியாக மாறுகின்றன.
உதாரணமாக, இரும்பு ஆக்சைடு கார்பனுடன் வினைபுரிந்து இரும்பு மற்றும் கார்பன் மோனாக்சைடை உருவாக்குகிறது. பின்னர் அந்த இரும்பு, கார்பனுடன் இணைந்து இரும்பு கார்பைடை உருவாக்குகிறது, அது இறுதியில் சிதைவடைந்து எளிதில் கிராஃபைட்டாக்கக்கூடிய கார்பன் மற்றும் இரும்பாக மாறுகிறது.

வினையூக்கிகளின் வகைகள் மற்றும் விளைவுகள்

ஃபெரோசிலிக்கான் வினையூக்கி:

• உகந்த சிலிக்கான் உள்ளடக்கம் 25% ஆகும், இது கிராஃபைட்டாக்கல் வெப்பநிலையை 2500-3000°C இலிருந்து 1500°C ஆகக் குறைக்கும்.
• ஃபெரோசிலிக்கானின் துகள் அளவு வினையூக்க விளைவைப் பாதிக்கிறது: துகள் அளவு 75 μm-லிருந்து 50 μm-ஆகக் குறையும்போது, ​​மின்தடை குறைகிறது. இருப்பினும், மிகவும் சிறிய துகள்கள் (<50 μm) மின்தடை அதிகரிப்புக்கு வழிவகுக்கலாம்.

போரான் வினையூக்கி:

• இது கிராஃபைட்டாக்கல் வெப்பநிலையை 2200°C-க்கும் கீழே குறைத்து, கார்பன் இழைகளின் திசைநோக்குத் தன்மையை மேம்படுத்தும்.
• உதாரணமாக, ஆக்சிஜனேற்றப்பட்ட கிராஃபீன் படலத்துடன் 0.25% போரிக் அமிலத்தைச் சேர்த்து, அதனை 2000°C வெப்பநிலையில் வெப்பச் செயலாக்கம் செய்வதால், அதன் மின் கடத்துத்திறன் 47% மற்றும் கிராஃபைட்டாக்கல் அளவு 80% அதிகரிக்கிறது.

இரும்பு வினையூக்கி:

• இரும்பின் உருகுநிலை 1535°C ஆகும். அதனுடன் சிலிக்கான் சேர்க்கப்படும்போது, ​​உருகுநிலை சுமார் 1250°C ஆகக் குறைகிறது, மேலும் இந்த வெப்பநிலையில் வினையூக்கச் செயல்பாடு தொடங்குகிறது.
• 2000°C வெப்பநிலையில் இரும்பு வாயு வடிவிலும், 2240°C-க்கு மேல் சிலிக்கான் ஆவியாகவும் வெளியேறுவதால், இறுதிப் பொருளில் எந்த எச்சமும் எஞ்சுவதில்லை.

தொழில்நுட்ப நன்மைகள்

ஆற்றல் சேமிப்பு:

பாரம்பரிய கிராஃபைட்டாக்கல் முறைக்கு 2000-3000°C வரையிலான உயர் வெப்பநிலை தேவைப்படுகிறது, ஆனால் வினையூக்க கிராஃபைட்டாக்கல் முறையானது வெப்பநிலையை சுமார் 1500°C ஆகக் குறைத்து, ஆற்றலை கணிசமாகச் சேமிக்கிறது.

குறைக்கப்பட்ட உற்பத்திச் சுழற்சி:

வினையூக்கிச் செயல்பாடு கார்பன் அணுக்களின் மறுசீரமைப்பைத் துரிதப்படுத்தி, கிராஃபைட்டாக்கல் நேரத்தைக் குறைக்கிறது.

மேம்படுத்தப்பட்ட பொருள் செயல்திறன்:

வினையூக்கி கிராஃபைட்டாக்கல் மூலம் கட்டமைப்பு குறைபாடுகளை சரிசெய்து, கிராஃபைட்டாக்கல் அளவை அதிகரிப்பதன் மூலம், மின் கடத்துத்திறன், வெப்ப கடத்துத்திறன் மற்றும் இயந்திர வலிமையை மேம்படுத்த முடியும்.

• உதாரணமாக, போரான் வினையூக்க கிராஃபைட்டாக்கல், 3400 S/cm மின் கடத்துத்திறன் கொண்ட கிராஃபீன் படலங்களை உருவாக்குகிறது; இவை நெகிழ்வு மின்னணுவியல் மற்றும் மின்காந்த குறுக்கீட்டுத் தடுப்பு போன்ற பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றவை.

பயன்பாட்டுப் பகுதிகள்

மின்முனைப் பொருட்கள்:

வினையூக்கி கிராஃபைட்டாக்கல் மூலம் தயாரிக்கப்படும் கிராஃபைட் மின்முனைகள், உயர் மின் கடத்துத்திறன் மற்றும் வெப்ப எதிர்ப்பைக் கொண்டிருப்பதால், அவை உலோகவியல் மற்றும் மின்வேதியியல் போன்ற தொழில்களுக்கு ஏற்றவையாக அமைகின்றன.

ஆற்றல் சேமிப்புப் பொருட்கள்:

கிராஃபைட்மயமாக்கப்பட்ட கார்பன் பொருட்கள், லித்தியம்/சோடியம் மின்கலங்களில் ஆனோடுகளாகப் பயன்படுத்தப்பட்டு, மின்னேற்ற-மின்னிறக்கத் தனித்திறனையும் சுழற்சி நிலைத்தன்மையையும் மேம்படுத்துகின்றன.

கலவைப் பொருட்கள்:

வினையூக்கி கிராஃபைட்டாக்கல் தொழில்நுட்பத்தின் மூலம், விண்வெளி, வாகன உற்பத்தி மற்றும் பிற துறைகளில் பயன்படுத்தக்கூடிய உயர் செயல்திறன் கொண்ட கார்பன்/கார்பன் கலப்புப் பொருட்களை உற்பத்தி செய்ய முடியும்.

தொழில்நுட்ப சவால்கள்

வினையூக்கி தேர்வு மற்றும் உகப்பாக்கம்:

வெவ்வேறு வினையூக்கிகள் கணிசமாக மாறுபட்ட வினையூக்க விளைவுகளை வெளிப்படுத்துவதால், மூலப்பொருளின் வகை மற்றும் செயல்முறை நிலைமைகளின் அடிப்படையில் பொருத்தமான வினையூக்கிகளைத் தேர்ந்தெடுக்க வேண்டிய அவசியம் ஏற்படுகிறது.

வினையூக்கி எச்சப் பிரச்சனைகள்:

வெனடியம் போன்ற சில வினையூக்கிகள் அதிக உருகுநிலைகளைக் கொண்டிருப்பதால், கிராஃபைட்டாக்கத்திற்குப் பிறகு அவற்றை முழுமையாக அகற்றுவது கடினமாக உள்ளது. இது மூலப்பொருளின் தூய்மையைப் பாதிக்கக்கூடும்.

செயல்முறைக் கட்டுப்பாடு:

வினையூக்கி கிராஃபைட்டாக்கல் செயல்முறையானது வெப்பநிலை, வளிமண்டலம் மற்றும் நேரம் போன்ற காரணிகளுக்கு எளிதில் பாதிக்கப்படக்கூடியது. எனவே, அதிகப்படியான கிராஃபைட்டாக்கல் அல்லது போதுமான அளவு கிராஃபைட்டாக்கல் ஏற்படாமல் தவிர்க்க, துல்லியமான கட்டுப்பாடு தேவைப்படுகிறது.