- •34.Состав производства и использования каменноугольного пека.
- •35.Углеродные материалы. Классификация и использование в технике
- •36.Структура и свойство графита
- •37.Схема производства углеродных материалов углекерамическим способом
- •38.Сырье для производства углеродных материалов
- •40.Прокалка, обжиг и графитация в производстве углеродных материалов.
36.Структура и свойство графита
Искусственные углеродистые материалы (кокс, технический углерод и др.) по структуре приближаются к графиту. Как в графите, так и в ароматических углеводородах, атомы углерода находятся в валентном состоянии, отвергающем sp2 - гибридизации. Три равноценные б-связи располагаются в одной плоскости. Четвертый валентный электрон создает дополнительную Tt-СВЯЗЬ.
Монокристаллы графита состоят из большого числа плоских параллельных слоев, образованных правильными шестигранниками из атомов углерода.
В пространстве между слоями тс-электроны образуют единое электронное облако, обладающее достаточной подвижностью. Именно этим и объясняются высокие электропроводимость и теплопроводимость графита в направлении кристаллографической оси А, приближающиеся к значениям этих свойств для металлов.
Анизотропия свойств графита определяет относительную легкость расщепления слоев и адсорбцию графитовых пленок на поверхности металла. Это объясняет малые коэффициенты трения в системах металл-графит и исключительные фрикционные характеристики графитовых изделий. И наконец, стабилизация такой сложной структуры, кокой обладает графит, в результате обобществления 71-электронов позволяет объяснять высокую термическую стабильность этого материала.
Искусственные углеродистые материалы (кокс, технический углерод и др.) по структуре приближаются к графиту. Так, в графите, как и в ароматических углеводородах, атомы углерода находятся в валентном состоянии, отвечающем sp2-гибридизации. Три равноценные сигма-связи располагаются в одной плоскости. Четвертый валентный электрон создает дополнительную л-связь.
Монокристаллы графита состоят из большого числа плоских параллельных слоев, образованных правильными шестиугольниками из атомов углерода. Расстояние между соседними атомами углерода в плоскости равно 0,142 нм, а между соседними слоями 0,334 им. Энергии связей равны соответственно 420— 460 и 42 кДж/моль. В пространстве между слоями л-электроны образуют единое электронное облако, обладающее достаточной подвижностью. Именно этим и объясняются высокие электропроводимость и теплопроводность графита в направлении кристаллографической оси А, приближающиеся к значениям этих свойств для металлов.
Анизотропия свойств графита определяет относительную легкость расщепления слоев и адсорбцию графитовых пленок на поверхности металлов. Это объясняет малые коэффициенты трепня в системах металл — графит и исключительные фрикционные характеристики графитовых изделий. И наконец, стабилизация такой сложной структуры, какой обладает графит, в результате обобществления пи-электронов, позволяет объяснять высокую термическую стабильность этого материала. Исходные сырьевые углеродистые материалы отличаются от получаемых углеграфитовых материалов наличием большого числа дефектов графитоподобных элементов, а также значительного числа посторонних атомов. Свойства сырьевых материалов в большой мере определяют степень дефектности структуры изделий.