Графитовый войлок делится на три типа: графитовый войлок на основе асфальта, графитовый войлок на основе полиакрилонитрила (ПАН) и графитовый войлок на основе вискозы из-за различного сырья, используемого войлока. Его основное применение - как теплосберегающий и изоляционный материал для печей плавки монокристаллического кремния. В химической промышленности его можно использовать в качестве фильтрующего материала для высокочистых едких химических реагентов.
Углеродный войлок обрабатывается при высокой температуре более 2000°C в вакууме или инертной атмосфере, чтобы стать графитовым войлоком. Содержание углерода в нем выше, чем в углеродном войлоке, достигая более 99%. В конце 1960-х годов графитовый войлок был доступен в мире. Графитовый войлок делится на три типа: на основе асфальта, графитовый войлок на основе полиакрилонитрила и графитовый войлок на основе вискозы из-за различного используемого сырья.
Среди них асфальт, представленный японской компанией Kureha Chemical, является основным направлением в изоляционной промышленности. Европейские и американские изоляционные войлока в основном основаны на вискозе, в то время как большинство отечественных основаны на полиакрилонитриле. Процесс: Разрежьте углеродный войлок на основе полиакрилонитрила или углеродный войлок на основе вискозы до необходимого размера, сверните его в цилиндр и поместите в контейнер из графитового материала, поместите графитовый контейнер в высокотемпературную печь (высокотемпературная печь представляет собой графитовую трубчатую печь, среднечастотную, высокочастотную индукционную печь или другую высокотемпературную печь с нагревательной формой) и используйте вакуумную или высокочистую инертную газовую защиту для нагрева до 2200-2500 ℃ со скоростью нагрева 100-300 ℃/ч, а затем охладите его естественным образом до 100 ℃.
Графитовый войлок на основе полиакрилонитрила прочнее и обладает более сильной антиоксидантной способностью, чем графитовый войлок на основе вискозы, но имеет плохую гибкость, высокую объемную плотность и хорошие теплоизоляционные характеристики. В дополнение к высокой чистоте, высокой термостойкости, коррозионной стойкости и неплавким характеристикам блочного графита, они также обладают преимуществами эластичности, произвольного складывания, резки и сшивания графитовой пряжей. Основное применение графитового войлока - в качестве теплоизоляционного материала для печей плавки монокристаллического кремния. В химической промышленности его можно использовать в качестве фильтрующего материала для высокочистых едких химических реагентов. Графитовый войлок можно использовать при температуре около 3000 °C в условиях неокисляющей атмосферы.
Основные свойства графитового войлока
1. Проводимость
Проводимость графитового войлока обусловлена его микроструктурой, состоящей из графитовых волокон, а сам графит является превосходным проводящим материалом. Графитовый войлок может проводить ток в условиях низкого сопротивления, поэтому он очень популярен в электрохимических приложениях.
2. Высокая термостойкость
Графитовый войлок обладает превосходной устойчивостью к высоким температурам и обычно стабилен в высокотемпературных средах свыше 2000°C. В вакууме или среде инертного газа его температура стойкости к окислению еще выше. Поэтому применение графитового войлока в высокотемпературных областях особенно важно, например, в качестве высокотемпературных изоляционных материалов или футеровки печей термообработки.
3. Химическая стабильность
Графитовый войлок обладает превосходной химической коррозионной стойкостью и может оставаться стабильным в кислотных, щелочных или других химически агрессивных средах. Особенно в сильных кислотных средах, таких как серная кислота и плавиковая кислота, его коррозионная стойкость позволяет использовать его в различных химических реакторах и резервуарах для хранения.
4. Низкая плотность и высокая пористость Графитовый войлок обычно имеет низкую плотность и высокую пористость, что делает его очень легким, а также обладает хорошей газопроницаемостью и адсорбционными свойствами. Высокопористая структура обеспечивает графитовому войлоку большую удельную площадь поверхности, что способствует переносу электронов и обмену веществ в электрохимических реакциях.
5. Хорошие теплоизоляционные характеристики Пористая структура графитового войлока обеспечивает ему превосходный теплоизоляционный эффект, особенно в условиях высоких температур, его низкая теплопроводность может эффективно снижать теплопроводность. Графитовый войлок часто используется в качестве изоляционного материала для обеспечения контроля тепла в оборудовании или системе.
6. Механическая гибкость Хотя графит является хрупким материалом, структура войлока графитового войлока обеспечивает относительную механическую гибкость. Его можно обрабатывать в различные формы и размеры, чтобы адаптировать к различным сценариям применения. В то же время его гибкость также делает его пригодным для композитного использования с другими материалами.
| Содержание углерода |
% |
99 |
| Пепел |
% |
0.1 |
| Плотность тела |
г/см³ |
0.1 |
| Удельная площадь поверхности |
м²/г |
2.648 |
| Скорость осыпания войлока |
мг/войлок на грамм |
1.95 |
| Скорость окисления |
Потеря веса/час при 600C на воздухе |
0,6 |
| Пористость |
% |
95 |
| Сопротивление слоя |
Ом∙см ² |
0.1 |
| Допуск толщины |
мм |
±7,5% |
| Энергоэффективность |
В основном основано на тесте производительности одной ячейки, 80 мА/см ² |
87% |
| Эффективность напряжения |
80мА/см ² |
85% |
Основные области применения графитового войлока
1. Электрохимические применения Графитовый войлок широко используется в области электрохимии, особенно в топливных элементах, электролитических ячейках, суперконденсаторах и других устройствах: Электроды топливных элементов: в топливных элементах с протонообменной мембраной графитовый войлок может использоваться в качестве электродных материалов. Благодаря своей высокой проводимости и способности к диффузии газа он может эффективно способствовать передаче и электрохимической реакции водорода или кислорода. Электролитические ячейки: графитовый войлок используется в качестве катодных или анодных материалов в некоторых электролитических приложениях. Его проводимость и химическая стабильность обеспечивают высокую эффективность и долговечность электролитического процесса. Суперконденсаторы: благодаря большой удельной площади поверхности и проводящим свойствам графитовый войлок также используется в качестве электродных материалов для суперконденсаторов, помогая достичь эффективного накопления энергии.
2. Область высокотемпературной термической обработки Графитовый войлок часто используется в качестве теплоизоляционного материала в высокотемпературных печах из-за его превосходной стойкости к высоким температурам и теплоизоляционных свойств: Футеровка высокотемпературных печей: Графитовый войлок используется в качестве теплоизоляционного материала в вакуумных печах или печах высокотемпературной обработки, которые могут обеспечить эффективную теплозащиту при высоких температурах для предотвращения потерь тепла. Печь для выращивания кристаллов: В процессе производства высокочистых материалов, таких как монокристаллический кремний, графитовый войлок часто используется в качестве изоляционного слоя для обеспечения контроля температуры во время выращивания кристаллов.
3. Антикоррозийность и фильтрация Коррозионная стойкость и хорошая адсорбция графитового войлока делают его широко используемым в химической и экологической областях: Фильтрация едких газов: Благодаря своей химической стойкости и высокой пористости графитовый войлок может фильтровать и очищать едкие газы или жидкости, например, для адсорбции и фильтрации сернокислого газа. Футеровка химических реакторов: графитовый войлок может использоваться в качестве футеровочного материала для контейнеров или реакторов в некоторых высококоррозионных средах для выполнения антикоррозионной и защитной функции.
4. Аэрокосмическая промышленность Графитовый войлок широко используется в аэрокосмической отрасли из-за его легкого веса, высокой прочности, высокой термостойкости и теплоизоляции. Он в основном используется в качестве теплоизоляционного слоя и материала для защиты от высоких температур в ракетных двигателях, спутниках и космических кораблях.
5. Солнечная энергия и ее хранение Теплопроводность и электропроводность графитового войлока делают его широко используемым в системах использования солнечного тепла и хранения энергии. Например, графитовый войлок может использоваться в качестве теплопоглощающего материала в солнечных коллекторах, а также может использоваться в качестве проводящего слоя в устройствах хранения энергии.
6. Сфера атомной энергетики Графитовый войлок также используется в ядерных реакторах в качестве отражателя тепловых нейтронов и высокотемпературного изоляционного материала для обеспечения стабильности и безопасности работы реактора.
