جرافيت عالي النقاء
يشير الجرافيت عالي النقاء-بشكل عام إلى الجرافيت الذي يحتوي على نسبة كربون تزيد عن 99.99%. يمكن تقسيم هيكلها التنظيمي إلى ثلاث فئات: بنية حبيبات خشنة-، بنية حبيبات دقيقة-، بنية حبيبات فائقة-دقيقة-. يستخدم الجرافيت عالي النقاء- على نطاق واسع في أفران السيليكون الكريستالية المفردة Czochralski-. المادة الأساسية للدوائر المتكاملة هي في الأساس شرائح بلورية مفردة من السيليكون-. في الوقت الحاضر، تعتمد عملية نمو بلورة السيليكون المفردة بشكل أساسي طريقة Czochralski (CZ). تشمل الطرق الأخرى طريقة تشوتشرالسكي للمجال المغناطيسي (MCZ)، وطريقة المنطقة (FZ)، وطريقة سحب البلورات ذات البوتقة المزدوجة. يمثل السيليكون البلوري الأحادي-Czochralski المستخدم في صناعة الإلكترونيات العالمية حوالي 80% من إجمالي استهلاك السيليكون أحادي البلورة. تعتبر أجزاء الجرافيت في أفران Czochralski-السليكونية البلورية من المواد الاستهلاكية. يتم استخدام-مواد الجرافيت عالية النقاء لمعالجة نظام التسخين في أفران Czochralski المفردة- المصنوعة من السيليكون البلوري.
هناك استخدام آخر مهم للجرافيت-عالي النقاء وهو معالجته وتحويله إلى أنواع مختلفة من البوتقات لإنتاج معادن نادرة أو معادن-عالية النقاء ومواد-غير معدنية. قطب الجرافيت للتحليل الطيفي هو أيضًا نوع من الجرافيت عالي النقاء-، والذي يمكن استخدامه للتحليل الطيفي الكيميائي لجميع العناصر باستثناء الكربون. يتم تشكيل قطب الجرافيت للتحليل الطيفي بطريقة البثق. يجب ألا يزيد محتوى عنصر الشوائب في المنتج النهائي عن 6*10-5. عند تحضير العينات القياسية للتحليل الطيفي والتقاط الشوائب باستخدام الطرق الكيميائية، يجب استخدام مسحوق الكربون النقي طيفياً أو مسحوق الجرافيت النقي طيفياً. متطلبات محتوى الشوائب لهاتين المادتين-عاليتي النقاء هي 6*10-5؛ في بعض التطبيقات، يجب أن يصل محتوى الكربون إلى 99.9995%، ويكون إجمالي محتوى الرماد أقل من 5*10-6. هناك ثلاث طرق لقولبة الجرافيت عالي النقاء: القولبة بالبثق، والقولبة بالضغط، والضغط المتوازن.
مواد الجرافيت للطاقة النووية
الجرافيت هو أحد مواد التباطؤ والمواد العاكسة المستخدمة في بناء المفاعلات النووية. وكانت المفاعلات المبكرة كلها عبارة عن أكوام من الجرافيت. يعد الجرافيت المستخدم في المفاعلات النووية كمواد هيكلية أكثر صرامة وأكثر تكلفة من أقطاب الجرافيت من حيث اختيار المواد الخام والتحكم في العمليات وفحص المنتج النهائي. يجب أن يتمتع الجرافيت المستخدم في المفاعلات النووية بالخصائص التالية: امتصاص صغير للنيوترونات البطيئة، وقوة جيدة في درجات الحرارة العالية-، ومقاومة عالية للصدمات الحرارية، وأداء تباطؤ جيد للنيوترونات السريعة، وحجم ثابت تحت الإشعاع، والحد الأدنى من محتوى الشوائب. يجب التحكم بشكل صارم في محتوى العناصر مثل البورون والكادميوم التي يسهل امتصاص النيوترونات فيها.
يجب أن يكون للجرافيت النووي كثافة حجمية أعلى M لأن تأثير تباطؤ الجرافيت على النيوترونات السريعة يتحقق عن طريق تصادم النيوترونات السريعة مع ذرات الكربون. كلما زاد عدد ذرات الكربون في وحدة الحجم، كان التأثير أفضل. لذلك، تعد كثافة الحجم أحد المؤشرات الرئيسية للجرافيت النووي. ترتبط كثافة الحجم أيضًا ارتباطًا مباشرًا بمسامية ونفاذية الجرافيت. ومن أجل تجنب فقدان الوقود النووي وناقل الحرارة، يجب تقليل المسامية والنفاذية إلى مستوى معين. ترتبط القوة الميكانيكية للجرافيت أيضًا بكثافة حجمه. بشكل عام، تبلغ كثافة حجم الجرافيت الأساسي المستخدم في مداخن الجرافيت 1.7-1.75 جم / سم 33.
المفاعلات النووية المستخدمة لتوليد الطاقة حاليًا هي في الأساس مفاعلات ماء مضغوط ولا تتطلب الجرافيت، لكن الخبراء يتوقعون أن المفاعلات المبردة بالغاز-ذات درجة الحرارة العالية-تتمتع بآفاق تطوير كبيرة. تتطلب المفاعلات المبردة للغاز-ذات درجة الحرارة العالية-كمية كبيرة من مواد الجرافيت المتقدمة. 9 في المفاعلات المبردة للغاز-ذات درجة الحرارة العالية-، حيث يتم استخدام الهيليوم كمبرد، ويتم استخدام مواد الكربون والسيراميك كمواد طلاء للوقود، ويتم استخدام الجرافيت أو المواد الكربونية كمواد تباطؤ ومواد هيكلية لقلب الفرن، ويمكن للغازات ذات درجة الحرارة العالية-التي تقترب من -5 يتم تصديرها من المفاعل لاستخدامها في توليد الطاقة.
الجرافيت الخواص
على الرغم من أن التعريف الدولي للجرافيت الخواص يحتاج إلى مزيد من التوضيح، إلا أنه يتم بشكل عام قياس بعض مؤشرات الأداء البدني في اتجاهات القطر والطول للمنتج، ويتم حساب نسبها. يتم التعبير عن بعضها بنسبة معاملات التمدد الحراري، ويتم التعبير عن المعاملات الأبسط منها بنسبة المقاومة. تكون نسبة تباين الخواص في حدود 1.0 ~ 1.1، وهو ما يسمى منتجات متباينة الخواص، وعندما تتجاوز 1.1، تسمى منتجات متباينة الخواص. بالإضافة إلى فحم الكوك البترولي العام، يستخدم الجرافيت الخواص أيضًا فحم الكوك المعدل، وفحم الكوك الطبيعي، وفحم الكوك المؤكسد، وفحم الكوك البترولي الخام غير المكلس، والجرافيت الطبيعي، وما إلى ذلك.