Пірографіт

Окремо стоїть пірографіт, що утворюється при термічному розкладанні на гарячій поверхні (при ретельно контрольованих зовнішніх умовах) газоподібного вуглеводню – метану СН4. При обтіканні спеціальної підкладки (зазвичай це той же промисловий графіт) метан розкладається, а газоподібний вуглець конденсується на гарячій поверхні, що має температуру від 2300 до 2600 К. При меншій температурі реакція йде дуже повільно, а при більшій переважає зворотний процес – взаємодія вуглецю з воднем і метаном. Високі технології доступні не тільки в областях обробки матеріалів, наприклад, в сучасних будинках вже давно використовуються люстри з пультом управління, які не тільки чудово виглядають, але і прості в управлінні.

Атоми вуглецю осаджуються на підкладку впорядкованим чином, шар на шар, утворюючи правильну структуру з більш високим, ніж у технічного графіту, ставленням міцності до маси. Площині окремих шестикутних частинок пірографіта паралельні поверхні осадження, але не мають регулярної структури. Аналіз показав, що пірографіт володіє високоорієнтивані структурою кристалів. Хоча технічний графіт в процесі пресування (трамбування) також стає анізотропним, відношення числа кристалів, орієнтованих своєю головною віссю по нормалі до поверхні, до орієнтованим паралельно їй, у нього не перевищує 2:1, тоді як у пірографіта це відношення дорівнює 1000: 1. Високий ступінь структурної анізотропії пірографіта знаходить своє відображення в настільки ж сильної анізотропії коефіцієнта теплопровідності. Зауважимо, що при = 1300К графіт має відповідно в 150 разів вище, ніж пірографіт. Щільність пірографіта становить близько 2200 кг/м3. Цікаво, що теплоємність слабо залежить від сорту графіту і його орієнтації. Існує певний зв'язок між теплопровідністю та електропровідністю різних сортів графіту, значення провідностей яких відрізняються більш ніж удвічі. При кімнатній температурі теплопровідність з точністю ± 5% може бути обчислена за величиною електропровідності а, яка легко піддається експериментальному визначенню. Показано, що в цих умовах справедливо обисное рівність.

Це співвідношення відрізняється від закону Відемана – Франца, що описує електронну провідність у металах. У графіті перенесення теплової енергії приблизно на 99% відбувається за рахунок коливань кристалічної решітки, а електронна провідність мала. Це положення підтверджується також тим, що добавка в графіт бору змінює його електричні властивості в широких межах без помітного впливу на теплопровідність. Пірографіт не нова модифікація графіту (у 1880 р. був виданий патент на його отримання), проте тільки в сучасній техніці він знайшов широке застосування. Єдиним недоліком пірографіта є його великий коефіцієнт лінійного розширення, що призводить при нагріванні до розриву підкладки під пірографітовой оболонкою. Для запобігання цього явища до складу пірографіта вводять кілька відсотків карбіду кремнію (однак при цьому трохи збільшується його теплопровідність). Швидкість горіння пірографіта при взаємодії з високотемпературним потоком повітря менше, ніж у звичайних марок графіту, майже в 104 разів, тобто в даному випадку ми маємо справу з так званої «повільної» кінетикою процесу. Це, ймовірно, пов'язано з високою щільністю поверхні пірографіта, істотно зменшує площу реакції.

19 вересня 2012

Джерело: www.stroysovet.ru

MAXCACHE: 0.48MB/0.00072 sec