მაღალი-სიწმინდის გრაფიტი: ტექნოლოგიები და აპლიკაციები

წინასიტყვაობა

გრაფიტი არის მნიშვნელოვანი არა-არამეტალური მინერალური რესურსი უნიკალური ორმაგი მეტალის და არა{1}}მეტალის თვისებებით. ის ცნობილია, როგორც "სტრატეგიული რესურსი, რომელიც მხარს უჭერს მაღალი-ტექნოლოგიის განვითარებას 21-ე საუკუნეში" და დიდი ხანია აღიარებულია, როგორც "შავი ოქრო". მაღალი-სიწმინდის გრაფიტი ეხება გრაფიტს ნახშირბადის შემცველობით 99,99%-ზე მეტი. მას აქვს შესანიშნავი თვით-შეზეთვა, მაღალი სიძლიერე, კარგი ელექტროგამტარობა, მჟავა/ტუტე/კოროზიის/სითბომედეგობა, გაფართოების დაბალი კოეფიციენტი, გამორჩეული ქიმიური სტაბილურობა, მაღალი დალუქვის შესრულება და ერთიანი და კომპაქტური სტრუქტურა. იგი ფართოდ გამოიყენება ელექტრო ინჟინერიაში, მეტალურგიაში, ეროვნულ თავდაცვაში, აერონავტიკაში, ენერგეტიკაში, ქიმიურ მრეწველობაში და სხვა სექტორებში. კერძოდ, ის გადამწყვეტ და გადამწყვეტ როლს ასრულებს განვითარებად ინდუსტრიებში, როგორიცაა მესამე-თაობის ნახევარგამტარული მასალების მომზადება, ბირთვული მრეწველობა და ფოტოელექტრული მრეწველობა, რაც დიდ{13}}გავლენას ახდენს ჩინეთის ეკონომიკაზე.

1. გრაფიტის მადნის თვისებები

გრაფიტი არის მინერალი, რომელიც შედგება ნახშირბადის ელემენტებისაგან, ნათელი შავი ფერის მეტალის ბზინვარებით და ანიზოტროპიით. მისი სიმკვრივეა 2,09-2,23 გ/სმ³, დნობის წერტილი 3850 გრადუსი, დუღილის წერტილი 4250 გრადუსი, სითბოს შთანთქმის უნარი 6,9036×107 ჯ/კგ, აჩვენებს შესანიშნავ თერმულ სტაბილურობას.

2. მაღალი-სიწმინდის გრაფიტი

2.1 ბუნებრივი მაღალი-სიწმინდის გრაფიტი

ნედლეულისა და მომზადების მეთოდების მიხედვით, მაღალი-სიწმინდის გრაფიტი შეიძლება დაიყოს ბუნებრივ-სიწმინდის გრაფიტად და სინთეზურ მაღალი-სიწმინდის გრაფიტად.

ბუნებრივი მაღალი-სიწმინდის გრაფიტი ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა სფეროში მისი შესანიშნავი ელექტრული და თბოგამტარობის გამო, როგორიცაა ცეცხლგამძლე მასალები, ჟანგის საწინააღმდეგო საფარი, ნახშირბადის ელექტროდები, გენერატორები, საპოხი მასალები და დამცავი მასალები ბირთვულ ინდუსტრიაში. სინთეტიკური მაღალი-სიწმინდის გრაფიტი, ერთგვაროვანი მორფოლოგიით და ნაწილაკების ზომის განაწილებით, გამოიყენება წინასწარ გამომცხვარ ანოდებში, სპეციალურ გრაფიტში, ბირთვულ მრეწველობაში და სხვა დარგებში. მაღალი-სიწმინდის გრაფიტის მომზადების მეთოდები განსხვავებულია სხვადასხვა ნედლეულის მიხედვით.

ბუნებაში არ არსებობს სუფთა გრაფიტი. გრაფიტის საბადო ხშირად შეიცავს მინარევებს, როგორიცაა SiO2, Al2O3, FeO, CaO, P2O5, CuO, რომლებიც ჩვეულებრივ არსებობს როგორც მინერალები, როგორიცაა კვარცი, პირიტი, კარბონატი, ისევე როგორც აირისებრი კომპონენტები, მათ შორის წყალი, ასფალტი, CO2, H2, CH4 და. ამიტომ, გრაფიტის ანალიზი მოითხოვს არა მხოლოდ ნახშირბადის ფიქსირებული შემცველობის, არამედ აქროლადი ნივთიერებისა და ნაცრის შემცველობის განსაზღვრას. გრაფიტის გაწმენდის პროცესები მიზნად ისახავს ამ მინარევების ეფექტურად მოცილებას. რაც უფრო მაღალია გრაფიტის სისუფთავე (ანუ რაც უფრო მაღალია ნახშირბადის შემცველობა), მით უფრო მაღალია მისი ღირებულება და უფრო ფართოა მისი გამოყენების სფერო.

ბუნებრივი გრაფიტიდან მაღალი-სიწმინდის გრაფიტის მომზადება ჩვეულებრივ გულისხმობს გრაფიტის მადნის პირველად გაწმენდას ფლოტაციით, ფლოტაციური კონცენტრატის შემდგომ გაწმენდას ტუტე-მჟავას მეთოდით ან ჰიდროფლუორმჟავას მეთოდით და ბოლოს მაღალი-სისუფთავის გრაფიტის პროდუქტების მიღებას მაღალი{{3}{4}ტემპერატურის{4}ტემპერატურის ან მაღალი ტემპერატურის მეთოდით.

2.2 სინთეტიკური მაღალი-სიწმინდის გრაფიტი

სინთეზური გრაფიტი, როგორც წესი, ეხება გრაფიტის მასალებს, რომლებიც წარმოიქმნება-მაღალი ხარისხის ნავთობის კოქსის და პიტნის კოქსის აგრეგატებად, ქვანახშირის ფისის წიპწის დამატებით, როგორც შემკვრელისა და სხვა აქსესუარების, რასაც მოჰყვება მაღალი-ტემპერატურის გრაფიტიზაციის პროცედურების სერია. როგორც წესი, ნედლეულის წინასწარ დამუშავება ხდება და შემდეგ მოთავსებულია სპეციალურ მაღალი{3}ტემპერატურულ რეაქტორში გრაფიტიზაციისა და გაწმენდისთვის. ძირითადი ღუმელების ტიპები მოიცავს Acheson-ის გრაფიტიზაციის ღუმელებს, შიდა სერიის გრაფიტიზაციის ღუმელებს და უწყვეტი გრაფიტიზაციის ელექტრო ღუმელებს. ღუმელში ულტრა-მაღალი ტემპერატურა ახდენს ნავთობის კოქსის და პიტნის კოქსის გრაფიტიზაციას, ხოლო ჰალოგენური გაზი შეჰყავთ მინარევებისაგან, რომლებიც შემდეგ გაზიფიცირდებიან და აორთქლდებიან მაღალი-სისუფთავის გრაფიტის მისაღებად.

მიუხედავად იმისა, რომ მინარევების ნაწილი ნავთობის კოქსისა და პიტნის კოქსში შეიძლება მოიხსნას მაღალი-ტემპერატურული კალცინაციის დროს სინთეზური მაღალი-სიწმინდის გრაფიტის წარმოებისას, არსებობს მკაფიო მოთხოვნები ნავთობის კოქსის ნედლეულში გოგირდისა და ნაცრის შემცველობაზე. მაღალი-გოგირდის შემცველი ნედლი ნავთობის მზარდი მოხმარებით, ასევე იზრდება-გოგირდის მაღალი შემცველობის ნავთობის კოქსი. ნავთობის კოქსის დაბალი-გოგირდის მოთხოვნილების დასაკმაყოფილებლად სინთეზური მაღალი-სიწმინდის გრაფიტის წარმოებისთვის, ბევრმა მკვლევარმა ჩაატარა-სიღრმისეული კვლევა ნავთობის კოქსის განადგურების გონივრული და ეფექტური პროცესების შესახებ.

გრაფიტის სისუფთავე განსაზღვრავს გრაფიტის ღრმა-დამუშავების პროდუქტების მომსახურების შესრულებას და ყოვლისმომცველ თვისებებს. რაც უფრო მაღალია სისუფთავე, მით უფრო მაღალია განაცხადის მნიშვნელობა. მაგალითად:

გრაფიტი, როგორც ანოდური მასალა ლითიუმის-იონური ბატარეებისთვის საჭიროებს სისუფთავეს 99,98%-ზე მეტს;

სინთეზური ხელოვნური ალმასისთვის ბუნებრივი გრაფიტი მოითხოვს სისუფთავეს 99,999%-ზე მაღლა, ბორის შემცველობით 0,01×10-6 ქვემოთ;

სპეციალური გრაფიტი აერონავტიკისთვის, ეროვნული თავდაცვისა და ბირთვული მრეწველობისთვის მოითხოვს 99%-99,99% ან უფრო მაღალ სისუფთავეს;

გრაფიტის ფხვნილი მესამე-თაობის ნახევარგამტარული SiC ვაფლის სინთეზირებისთვის საჭიროებს სისუფთავეს 99,9995% ან უფრო მაღალს.

გრაფიტის გაწმენდა არის ყველა გრაფიტის მასალის მომზადების საფუძველი და გრაფიტის მასალების განვითარების საერთო საკითხი. გრაფიტის გაწმენდის პროცესები დაბალი ენერგიის მოხმარებით, მაღალი სიმძლავრით და დაბალი დაბინძურებით არის მიმდინარე R&D.

3. გრაფიტის გამწმენდი ტექნოლოგიები

3.1 ფლოტაციის მეთოდი

ბუნებრივი გრაფიტის კარგი მოცურვის გამოყენებით, ფლოტაციური პროცესები მრავალ-საფეხურიანი ნაკადებით შექმნილია ფანტელი გრაფიტის ან მიკროკრისტალური გრაფიტის გამოსაყოფად ასოცირებული მინერალებისგან, როგორიცაა კაოლინი, კვარცი და მიკა ბუნებრივი გრაფიტის მადნისგან. ამ ტექნოლოგიას შეუძლია მნიშვნელოვნად გაამდიდროს ბუნებრივი გრაფიტის მადანი 20%-ზე დაბალი ხარისხის გრაფიტის კონცენტრატად 95%-იანი სისუფთავით, რომელიც ძირითადად გამოიყენება როგორც ნედლეული ბუნებრივი მაღალი-სიწმინდის გრაფიტის წარმოებისთვის.

3.2 ტუტე-მჟავა მეთოდი

გაწმენდის პროცესი მოიცავს ტუტე შერწყმას და აციდოლიზს. ტუტეების შერწყმისას, გრაფიტის მინარევები, როგორიცაა Al2O3, Fe2O3, SiO2, MgO, CaO რეაქციაში შედის NaOH-თან მაღალ ტემპერატურაზე და წარმოქმნის წყალ-უხსნად ჰიდროქსიდებს; ზოგიერთი მინარევები (მაგ. SiO2) წარმოქმნის წყალში-ხსნად პროდუქტებს, რომლებიც იხსნება წყლის გაჟონვით და რეცხვით. აციდოლიზის დროს, გრაფიტი და ჰიდროქსიდები ტუტე შერწყმის შემდეგ შერეულია გარკვეული კონცენტრაციის მარილმჟავასთან ცხელი გამორეცხვისთვის, გარდაქმნის მათ ხსნად ქლორიდებად, რომლებიც შემდეგ ირეცხება წყლით. აციდოლიზის შემდეგ მიიღება მაღალი-სიწმინდის გრაფიტი 99%-ზე მეტი სისუფთავით.

ამჟამად, ტუტე-მჟავა მეთოდი ფართოდ გამოიყენება ინდუსტრიაში, ისეთი უპირატესობებით, როგორიცაა დაბალი-ერთჯერადი ინვესტიცია, მაღალი ხარისხი და პროცესის ძლიერი ადაპტირება. თუმცა, მას ასევე აქვს ნაკლოვანებები, მათ შორის მაღალი-ტემპერატურული კალცინაციის მოთხოვნა, ენერგიის მაღალი მოხმარება, ხანგრძლივი რეაქციის დრო, აღჭურვილობის სერიოზული კოროზია, დიდი გრაფიტის დაკარგვა და ჩამდინარე წყლების ძლიერი დაბინძურება.

3.3 ქლორირებით გამოწვის მეთოდი

დაახლოებით 1000 გრადუსზე, ქლორის აირი შეჰყავთ გრაფიტში. ქლორის ძლიერი ჟანგვის თვისების გამოყენებით, ლითონის ოქსიდის მინარევები გრაფიტში იჟანგება ქლორიდებად დაბალი გაზიფიკაციის ტემპერატურით. ამ ტემპერატურის პირობებში, ლითონის ქლორიდები შეიძლება სწრაფად გაზიფიცირდეს და დიდი რაოდენობით გამოიყოფა, რაც ახორციელებს გრაფიტის გაწმენდას.

ქლორირებით გამოწვა ზოგადად გამოიყენება როგორც გრაფიტის გაწმენდის დამატებითი პროცესი, სხვა პროცესებთან შესატყვისი და აქვს აშკარა უპირატესობები, განსაკუთრებით ლითონის მინარევების მოცილებაში. თუმცა, ქლორის ტოქსიკურობა, კოროზიულობა და გარემოს დაბინძურება გარკვეულწილად ზღუდავს ამ პროცესის პოპულარიზაციას. გარდა ამისა, რთულია ულტრა-მაღალი-სიწმინდის გრაფიტის წარმოება და არასტაბილური სისტემა ასევე გავლენას ახდენს მის პრაქტიკულ გამოყენებაზე.

3.4 ჰიდროფლუორმჟავას მეთოდი

ნედლი მადნის მინარევები რეაგირებს ჰიდროფლუორმჟავასთან და წარმოქმნის წყალში ხსნად-ფტორებს და ფტორსილიკატებს, რომლებიც იხსნება წყლის გარეცხვით მაღალი ხარისხის-გრაფიტის მისაღებად.

ჰიდროფლუორმჟავას მეთოდის მთავარი უპირატესობაა მინარევების მოცილების მაღალი ეფექტურობა, პროდუქტის მაღალი ხარისხი, მცირე გავლენა გრაფიტის შესრულებაზე და დაბალი ენერგიის მოხმარება. მინუსი არის ის, რომ ჰიდროფთორმჟავა არის უაღრესად ტოქსიკური და კოროზიული, რომელიც მოითხოვს უსაფრთხოების მკაცრ ზომებს წარმოებაში, ხოლო მაღალი გარემოს დაცვის ინვესტიცია მნიშვნელოვნად ამცირებს მის ეკონომიკურ კონკურენტუნარიანობას.

3.5 მაღალი-ტემპერატურული გაწმენდის მეთოდი

იმ პრინციპიდან გამომდინარე, რომ გრაფიტს აქვს მაღალი დუღილის წერტილი, ხოლო სხვა მინარევებს აქვს დაბალი დუღილის წერტილი, ბუნებრივი გრაფიტი ნახშირბადის შემცველობით დაახლოებით 80% მოთავსებულია გამწმენდ ღუმელში 1500 გრადუსზე გაზიფიცირებისთვის და დაბალი-დუღილის მინარევების მოსაშორებლად. შემდეგ ის შედის ღუმელში 25002800 გრადუსი მეტი მინარევების მოსაშორებლად და ბოლოს ღუმელი 28003200 გრადუსი შესაბამისი HF და HCl აირებით. ეს აირები რეაგირებენ მაღალი-მდუღარე ლითონის მინარევებისაგან მაღალ ტემპერატურაზე და წარმოქმნიან დაბალ-მდუღარე ფტორიდებს და ქლორიდებს, რომლებიც გაზიფიცირებული და გამოიყოფა. ამ გზით, ბუნებრივი გრაფიტი იწმინდება 99,99%~99,9998% ნახშირბადის შემცველობამდე.

ძირითადი ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ გრაფიტის სისუფთავეზე, მოიცავს ნედლეულის ხარისხს, გრაფიტის ჭურჭლის სისუფთავეს, გრაფიტიზაციის გათბობის მეთოდს და გრაფიტის ნაწილაკების ზომას. ამ პროცესს აქვს მაღალი მოთხოვნები ნედლეულის სისუფთავეზე, მასალის სისუფთავეზე და აღჭურვილობის ტექნოლოგიაზე, ენერგიის მაღალი მოხმარებით და უზარმაზარი ინვესტიციით. აქედან გამომდინარე, მისი ამჟამინდელი გამოყენება შეზღუდულია, ძირითადად, სპეციალურ სფეროებში, როგორიცაა აერონავტიკა, ეროვნული თავდაცვისა და ბირთვული მრეწველობა, გრაფიტის ხარისხის უკიდურესად მაღალი მოთხოვნებით.

3.6 ჰალოგენური გაზის გაწმენდის მეთოდი

მაღალი-სამრეწველო აპლიკაციები (მაგ., ნახევარგამტარული ინდუსტრია) საჭიროებს გრაფიტის სისუფთავეს 99,999%-ზე მეტს, რაც ვერ მიიღწევა მხოლოდ მაღალი-ტემპერატურული გაწმენდით. ინდუსტრია ზოგადად იღებს ჰალოგენური გაზის გაწმენდის მეთოდს (ასევე უწოდებენ ფიზიკურ გაწმენდას). გაზრდილი ღუმელის ტემპერატურისა და ვაკუუმის ხარისხით, გრაფიტის პროდუქტებში ზოგიერთი მინარევები ავტომატურად აქროლებს. სხვა მინარევებისაგან, რომლებიც საჭიროებენ მაღალ ტემპერატურას, ჰალოგენური აირები (ძირითადად ქლორი და ჰალოგენირებული ნახშირწყალბადები) გარდაქმნის მათ ჰალოგენებად დაბალი დნობის და დუღილის წერტილებით. კომბინირებული მოქმედებით, მინარევები ამოღებულია გრაფიტის გაწმენდის მისაღწევად.

4. მაღალი-სიწმინდის გრაფიტის გამოყენება

4.1 საპოხი მასალები

როგორც ერთ-ერთი გავრცელებული მყარი საპოხი მასალა, გრაფიტის ფენიანი სტრუქტურა ანიჭებს მას თვით-საპოხი თვისებებს. ლითონებთან მშრალი ხახუნის დროს კომპრესიული და ათვლის სტრესის დროს გრაფიტის ფენები ცურავს, რაც მიკროსკოპულად ლითონის ხახუნის ზედაპირზე წარმოქმნის თხელ გადამტან ფილას. ამრიგად, მშრალი ხახუნის კოეფიციენტი გრაფიტსა და მეტალს შორის უფრო დაბალია, ვიდრე მეტალებს შორის, რაც მას ჩვეულებრივ თვით-საპოხი მასალად აქცევს.

ლითონები ლითონის-გრაფიტის ხახუნის წყვილებში ჩვეულებრივ მოიცავს 45# ფოლადი, 40Cr ფოლადი, უჟანგავი ფოლადი, თუჯი, სპილენძის შენადნობი და ა.შ. გრაფიტის-მეტალის წყვილების ხახუნისა და ცვეთის მოქმედება მჭიდრო კავშირშია ლითონის მასალების ტიპსა და თვისებებთან. მექანიკური ხახუნის წყვილებს შორის ხახუნისა და ცვეთის შემცირება არის მექანიკური ნაწილების ეფექტურობისა და მომსახურების ვადის გაუმჯობესების მთავარი გზა. დატვირთვის, ტემპერატურის, სრიალის სიჩქარის, ზედაპირის მორფოლოგიისა და ტექსტურის ეფექტების შესწავლა ხელს უწყობს გრაფიტის-მეტალის ხახუნის წყვილების მომსახურების ვადის გახანგრძლივებას.

4.2 დალუქვის მასალები

გაფართოებული გრაფიტი შეიძლება დამუშავდეს მოქნილ გრაფიტად შემდგომი-დამუშავების შემდეგ, დაბალი თერმული გაფართოების კოეფიციენტით (1×10-6~30×10-6 K-1). დაბალ ტემპერატურაზე ის არ მტვრევადია და არ იბზარება, არ რბილდება და არ ცოცავს მაღალ ტემპერატურაზე.

ტრადიციულ დალუქვის მასალებთან (აზბესტი, რეზინი, ცელულოზა და მათი კომპოზიტები) შედარებით, მოქნილ გრაფიტს აქვს მომსახურების ტემპერატურის ფართო დიაპაზონი (ჰაერში 200-450 გრადუსი). ამიტომ, გაფართოებული გრაფიტი ფართოდ გამოიყენება როგორც დალუქვის მასალა მანქანაში, მეტალურგიაში, ავტომობილებში, გემთმშენებლობაში, ნავთობქიმიურ და სხვა დარგებში.

4.3 ცეცხლგამძლე-შემნელებელი მასალები

გაფართოებული გრაფიტის შერევა შესაძლებელია პოლიმერებთან, ფისებთან და ა.შ. ცეცხლგამძლე მასალების მისაღებად. ხანძრის შემთხვევაში, გაფართოებადი გრაფიტი სწრაფად ფართოვდება და წარმოქმნის გაფართოებულ თბოიზოლაციის ფენას მასალის ზედაპირზე, უზრუნველყოფს შესანიშნავ თბოიზოლაციას და ბლოკავს ტოქსიკური აირების გამოყოფას.

4.4 ელექტროდის კომპოზიტური მასალები

გაფართოებადი გრაფიტი გამოიყენება ბატარეის ელექტროდის სხვადასხვა მასალის მოსამზადებლად მისი მაღალი აქტიური ზედაპირის, მაღალი ქიმიური სტაბილურობის, კარგი თერმული და ელექტრული გამტარობისა და მარტივი მომზადების გამო. მისი სტაბილური სტრუქტურა ეფექტურად ზღუდავს ელექტროდის მასალების მოცულობის გაფართოებას (მაგ., Li/S ან Li/Si ბატარეებში) ველოსიპედის დროს, რაც აუმჯობესებს ციკლის ხანგრძლივობას.

უფრო მეტიც, გაფართოებადი გრაფიტის ფენების უფრო დიდი მანძილი უზრუნველყოფს მეტ სივრცეს Li⁺, Na⁺, Mg²⁺, Zn²⁺ მეტალის-იონის მეორად ბატარეებში (ლითიუმის-იონური, ნატრიუმის-იონის, მაგნიუმის-იონის, ბატარეის და თუთიის შემცვლელი ენერგიის{4) ინტერკალაციისთვის. სიმჭიდროვე. გაფართოებადი გრაფიტი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ელექტროდის მასალა სუპერკონდენსატორებისთვის.

გარდა ამისა, გაფართოებული გრაფიტის კომპოზიტები პოლიმერული მატრიცით არის მსუბუქი, დაბალი-ფასიანი და ადვილად ჩამოსხმა. ელექტრული თვისებების ფართოდ რეგულირება შესაძლებელია გაფართოებული გრაფიტის დოზის შეცვლით.

4.5 ტრადიციული და მაღალი-წარმოება

მეტალურგიული ელექტროდები და სამსხმელო მრეწველობა გრაფიტის ძირითადი ტრადიციული მოხმარების სფეროა, რომელიც ძირითადად გამოიყენება ელექტროდების დნობისთვის და ფოლადის, სპილენძის, ალუმინის და სხვა ფერადი ლითონების ჩამოსხმისთვის. ფანქრების წარმოებაში გრაფიტზე მოთხოვნა შედარებით სტაბილური რჩება.

გრაფიტის მასალებს აქვთ მარტივი სტრუქტურა,-უფასო ტექნიკური, აცვიათ წინააღმდეგობა, მაღალი დატვირთვის-ტარების უნარი და ძლიერი ზემოქმედების წინააღმდეგობა და ფართოდ გამოიყენება ატომური ენერგეტიკის, ჰიდროენერგეტიკის, კოსმოსური და სამხედრო სფეროებში დიდი-აღჭურვილობის კომპონენტებში.

4.6 ბირთვული ენერგიის მასალები

გრაფიტი ბირთვული ენერგიისთვის ფართოდ გამოიყენება მაღალი-გაზის-გაციებული რეაქტორების ბირთვში, როგორიცაა მილები, საწვავის ელემენტები და დამხმარე კომპონენტები. რუსეთში მოწინავე ბირთვული მაგისტრალური ტუმბოების საკისრები და სახელმძღვანელო საკისრები ძირითადად იყენებენ სილიკონიზებულ გრაფიტს. გრაფიტს აქვს შესანიშნავი ბირთვული მოქმედება და ხშირად გამოიყენება როგორც მოდერატორი და რეფლექტორი რეაქტორებში.

4.7 ნახევარგამტარული მასალები

ნახევარგამტარების ინდუსტრიაში გრაფიტის პროდუქტები ფართოდ გამოიყენება მაღალი-ტემპერატურული თერმული დამუშავების მოწყობილობებში, როგორიცაა ბროლის ზრდის ღუმელები, კარბონიზაციის ღუმელები და გრაფიტიზაციის ღუმელები.

მაღალი-სიწმინდის გრაფიტის პროდუქტები მესამე-თაობის ნახევარგამტარული სილიციუმის კარბიდისთვის (SiC) მოიცავს გრაფიტის ჭურჭელს, გამათბობლებს და ფხვნილს კრისტალების ზრდისთვის, რომელთა სისუფთავე განსაზღვრავს SiC კრისტალების ხარისხს. ასეთი მაღალი-სიწმინდის გრაფიტის გაწმენდა, როგორც წესი, იყენებს ფიზიკურ{{4}ქიმიურ მეთოდებს, რომლებიც საჭიროებს სისუფთავეს 99,9995%-ზე მეტი ან ტოლი, ცალკეული მინარევების მკაცრი ლიმიტებით (მაგ., B 0,05×10-6-ზე ნაკლები ან ტოლი, Al 0,0×10⁻5-ზე ნაკლები ან ტოლი).

4.8 სინთეტიკური ალმასის მასალები

ამჟამად, ერთკრისტალური ბრილიანტი ძირითადად სინთეზირებულია მაღალი-მაღალი წნევის-ტემპერატურის (HPHT) მეთოდით და ქიმიური ორთქლის დეპონირების (CVD) მეთოდით. CVD იყენებს წყალბადის-შემცველ აირებს (მეთანი, წყალბადი და ა.შ.), რაც იწვევს წყალბადის მინარევებს და ალმასის კრისტალებში სტრესს. HPHT ბრილიანტი ტრადიციული შენადნობებით, როგორც კატალიზატორები, შეიცავს ლითონის გარკვეულ მინარევებს, რაც „ულტრა-სუფთა“ ალმასის სინთეზს ძალიან რთულ და რთულს ხდის.

Recent breakthroughs in static ultra-high pressure technology have enabled direct synthesis of diamond from graphite under extreme P-T conditions (>15 GPa, 2000 გრადუსი). ასეთ პირობებში გრაფიტი სწრაფად გარდაიქმნება ალმასად, წარმოქმნის სანტიმეტრის-ზომის პოლიკრისტალურ აგრეგატებს მაღალი სისუფთავით.

დასკვნა

ჩინეთში გამოყენებული გრაფიტის ძირითადი ფორმებია მაღალი-სიწმინდის გრაფიტი, იზოსტატიკური დაჭერით გრაფიტი, გაფართოებადი გრაფიტი, ფტორირებული გრაფიტი, კოლოიდური გრაფიტი და გრაფენი. გრაფიტის სისუფთავის გაუმჯობესება არის საერთო მოთხოვნა ყველა გრაფიტის პროდუქტში-ფუნდამენტური, მაგრამ რთული.

რამდენადაც-მაღალი{0}}სიწმინდის გრაფიტზე მოთხოვნა მაღალ-ტექნოლოგიურ სფეროებში აგრძელებს ზრდას და სისუფთავის მოთხოვნები სულ უფრო მკაცრი ხდება, დაკავშირებული ტექნოლოგიები კრიტიკულ ეტაპზეა და ელოდება მიღწევებს.