கிராஃபைடைஸ் செய்யப்பட்ட பெட்ரோலியம் கோக் என்றால் என்ன?

கிராஃபைடைஸ் செய்யப்பட்ட பெட்ரோலியம் கோக்: பெட்ரோலியம் கோக்கிலிருந்து பெறப்பட்ட ஒரு உயர் செயல்திறன் கொண்ட கார்பன் பொருள்

கிராஃபைடைஸ் செய்யப்பட்ட பெட்ரோலியம் கோக் என்பது, பெட்ரோலியம் கோக்கை உயர்-வெப்பநிலை கிராஃபைடைசேஷன் செயல்முறைக்கு (பொதுவாக 2,800°C–3,000°C) உட்படுத்துவதன் மூலம் உற்பத்தி செய்யப்படும் ஒரு கார்பன் பொருளாகும். இதன் முக்கிய அம்சம், உயர் வெப்பநிலையால் பெட்ரோலியம் கோக்கில் உள்ள கார்பன் அணுக்கள் மறுசீரமைக்கப்பட்டு, இயற்கையான கிராஃபைட்டிற்கு நெருக்கமான ஒரு அடுக்கு படிக அமைப்பை உருவாக்குவதாகும். இது அதன் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளை கணிசமாக மேம்படுத்துகிறது. கீழே ஒரு விரிவான பகுப்பாய்வு கொடுக்கப்பட்டுள்ளது:

I. முக்கிய பண்புகள்: கிராஃபைசேஷன் மூலம் செயல்திறன் மேம்பாடு

1. அதிக கார்பன் உள்ளடக்கம் மற்றும் குறைந்த அசுத்தங்கள்
   • கார்பனின் அளவு 98%-ஐத் தாண்டுகிறது, கந்தகத்தின் அளவு <0.05% வரை குறைவாக உள்ளது, மேலும் சாதாரண பெட்ரோலிய கோக்கை விட சாம்பல் மற்றும் ஆவியாகும் பொருட்கள் கணிசமாகக் குறைவாக உள்ளன. இந்த உயர் தூய்மை, இதனை உலோகவியல், வேதியியலாளர்கள் மற்றும் பிற தொழில்களுக்கு மிகவும் உகந்ததாக ஆக்குகிறது.
2. சிறந்த மின் மற்றும் வெப்ப கடத்துத்திறன்
   • கிராஃபைட்டாக்கல் ஒரு சீரான அடுக்கு அமைப்பை உருவாக்கி, எலக்ட்ரான் இடம்பெயர்வு எதிர்ப்பைக் குறைக்கிறது. மின்தடைத்திறன் 5–7 μΩ·m ஆகக் குறைந்து (சாதாரண கோக்கிற்கு 8–12 μΩ·m), இயற்கை கிராஃபைட்டின் கடத்துத்திறனை நெருங்குகிறது.
3. உயர் வெப்ப நிலைத்தன்மை மற்றும் வேதியியல் மந்தத்தன்மை
   • உயர் வெப்பநிலைகளிலும் (எ.கா., எஃகு தயாரிக்கும் மின் உலைகளில் 1,600°C-க்கு மேல்) கட்டமைப்பு நிலைத்தன்மையைப் பராமரிக்கிறது மற்றும் அமிலங்கள்/காரங்களுடனான வினைகளை எதிர்க்கிறது. வெப்பத்தைத் தாங்கும் பொருட்கள் மற்றும் உயர்-வெப்பநிலை உலைகளுக்கு ஏற்றது.
4. அதிக உறிஞ்சும் விகிதம் மற்றும் குறைந்த வெப்ப விரிவாக்க குணகம் (CTE)
   • நுண்துளை அமைப்பு (30–50% நுண்துளைத்தன்மை) மற்றும் குறைந்த CTE (~1.5–2.5×10⁻⁶/°C) ஆகியவை கார்பரைசர்கள் மற்றும் மசகு எண்ணெய்கள் போன்ற பயன்பாடுகளில் சிறந்து விளங்குகின்றன.

II. உற்பத்தி செயல்முறை: உயர் வெப்பநிலை கிராஃபைட்டாக்குதலில் உள்ள முக்கிய படிகள்

1. மூலப்பொருள் முன்சிகிச்சை
   • குறைந்த கந்தகம், குறைந்த சாம்பல் கொண்ட உயர்தர பெட்ரோலிய கோக்கைத் தேர்ந்தெடுக்கவும் (எ.கா., தாமதப்படுத்தப்பட்ட கோக்கிங்கிலிருந்து பெறப்படும் நீடில் கோக் அல்லது ஸ்பாஞ்ச் கோக்). அதை நசுக்கி, சலித்து, துகள் அளவை (எ.கா., 0–1 மிமீ, 1–3 மிமீ) சீராக்கவும்.
2. உயர்-வெப்பநிலை கிராஃபைடைசேஷன்
   • பாரம்பரிய அச்செசன் உலை முறை: பெட்ரோலிய கோக்கை கிராஃபைட்டாக்கும் காரணிகளுடன் (எ.கா., குவார்ட்ஸ் மணல்) கலந்து, ஒரு மின்தடை உலையில் 20–50 மணி நேரத்திற்கு 2,800–3,000°C வெப்பநிலைக்குச் சூடுபடுத்துதல். அதிக ஆற்றல் நுகர்வு (ஒரு டன்னுக்கு 6,000–8,000 kWh) ஆனால் மேம்பட்ட உபகரணங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
   • நவீன தொடர் உலை முறை: வேகமான வெப்பமூட்டல்/குளிரூட்டலுக்காக (சுழற்சி நேரம்: 24–48 மணிநேரம்) மந்த வாயு (N₂/Ar) பாதுகாப்புள்ள செங்குத்து அல்லது சுழலும் குழாய் உலைகளைப் பயன்படுத்துதல். ஆற்றல் நுகர்வு ஒரு டன்னுக்கு 3,500 kWh ஆகக் குறைக்கப்படுகிறது, மேலும் தூய்மையும் அதிகமாகிறது (சாம்பல் <0.1%).
3. பிந்தைய செயலாக்கம்
   • கிராஃபைட் கலந்த கோக்கைக் குளிரவைத்து, நொறுக்கி, சலிக்கவும். வாடிக்கையாளரின் தேவைகளுக்கு ஏற்ப செயல்திறனை மேம்படுத்த, மேற்பரப்புப் பூச்சுகளை (எ.கா., தார்) அல்லது இரசாயன ஆவிப் படிவு முறையை (CVD) மேற்கொள்ளவும்.

III. பயன்பாடுகள்: உலோகவியல் மற்றும் வேதியியலுக்கான ஒரு “பல்நோக்கு பொருள்”

1. உலோகவியல் தொழில்
   • கிராஃபைட் மின்முனைகள்: மின் உலை எஃகு தயாரிப்பின் முக்கிய மூலப்பொருள், இது அதிக வெப்பநிலை மற்றும் மின்னோட்டத்தைத் தாங்கி செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது.
   • கார்பரைசர்: நீளும் தன்மை கொண்ட/சாம்பல் நிற இரும்பு வார்ப்புகளில் கார்பனின் அளவை (90%-க்கும் அதிகமான உறிஞ்சுதலை) விரைவாக உயர்த்துவதோடு, கந்தகத்தின் அளவையும் (0.05%-க்கும் குறைவாக) குறைத்து, வார்ப்பின் தரத்தை மேம்படுத்துகிறது.
   • வெப்பத்தைத் தாங்கும் பொருட்கள்: உயர் வெப்பநிலை உலைகளின் உட்பூச்சுகளின் சேவை ஆயுளை நீட்டிப்பதற்காக, கார்பன் செங்கற்களிலோ அல்லது அழுத்தக் கலவைகளிலோ பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
2. இரசாயனத் தொழில்
   • சிலிக்கான் கார்பைடு உற்பத்தி: இது ஒரு கார்பன் மூலமாகச் செயல்பட்டு, SiO₂ உடன் வினைபுரிந்து, அதிக கடினத்தன்மை மற்றும் தேய்மானத்தைத் தாங்கும் திறன் கொண்ட சிலிக்கான் கார்பைடு சிராய்ப்புப் பொருட்களை உற்பத்தி செய்கிறது.
   • மின்கலப் பொருட்கள்: நானோ அளவிலான கிராஃபைட் கலந்த கோக், லித்தியம்-அயன் மின்கலத்தின் ஆனோட்டின் மின்னேற்றம்/மின்னிறக்கச் செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது.
3. பிற பயன்பாடுகள்
   • மசகுப் பொருட்கள்: அடுக்கு அமைப்பு மற்றும் குறைந்த உராய்வுக் குணகம் ஆகியவை இயந்திரங்களில் திட மசகுப் பொருட்களாகப் பயன்படுத்த உதவுகின்றன.
   • பிளாஸ்டிக்/ரப்பர் சேர்க்கைகள்: கடத்துத்திறன் அல்லது நிலைமின் எதிர்ப்புப் பண்புகளை மேம்படுத்துகின்றன.

IV. சாதாரண பெட்ரோலிய கோக்குடன் ஒப்பீடு

V. சந்தை மதிப்பு மற்றும் போக்குகள்

மின் உலை எஃகு உற்பத்தி மற்றும் புதிய-ஆற்றல் வாகனங்களின் வளர்ச்சியால், கிராஃபைடைஸ் செய்யப்பட்ட பெட்ரோலிய கோக்கிற்கான தேவை தொடர்ந்து அதிகரித்து வருகிறது. நவீன தொடர் உலைத் தொழில்நுட்பம், பாரம்பரிய முறைகளுடன் ஒப்பிடும்போது உற்பத்திச் செலவுகளை 40–50% குறைத்து, நடுத்தரப் பயன்பாடுகளில் விரிவாக்கத்தை சாத்தியமாக்குகிறது. ஹைட்ரஜன் ஒடுக்கம் மற்றும் மைக்ரோவேவ் வெப்பமூட்டல் போன்ற எதிர்கால முன்னேற்றங்கள், பசுமையான மற்றும் அதிக செயல்திறன் மிக்க உற்பத்தி செயல்முறைகளை உறுதியளிக்கின்றன.