Influence of intercalation and exfoliation conditions on macrostructure and microstructure of exfoliated graphite.
Аннотация
Терморасширенный графит (ТРГ) – низкоплотный материал с кристаллической структурой графита, но отличающийся от него своей морфологией и толщиной углеродных пачек.
Одним из основных применений ТРГ является получение гибкой графитовой фольги путем его прессования в материал заданной плотности, из которого в свою очередь производятся различные уплотнительные изделия.
Структура ТРГ оказывает значительное влияние на такие физико-химические свойства графитовой фольги как механические, упругие, термические, теплофизические и газотранспортные, которые характеризуют эффективность уплотнительного изделия из нее.
В свою очередь на структуру ТРГ оказывают значительное влияние условия его получения.
На первой стадии получения ТРГ производится взаимодействие графита с концентрированными азотной или серной кислотами и их внедрение в графитовую матрицу с образованием интеркалированного соединения графита (ИСГ) определенной ступени.
Номер ступени характеризует количество графитовых слоев между двумя слоями интеркалята в структуре ИСГ; номер ступени уменьшается с увеличением количества внедренного вещества.
Далее производится промывка ИСГ и его терморасширение при высокой температуре с образованием ТРГ.
Терморасширение приводит к образованию частицы ТРГ со структурой, представленной разупорядоченными углеродными пачками.
Целью данной работы было изучение влияния номера ступени ИСГ и температуры получения ТРГ на структуру полученного терморасширенного графита.
Было показано, что изменение данных условий приводит к изменению как морфологии частиц ТРГ, так и его микроструктуры (толщины углеродных пачек, составляющих частицу ТРГ).
Было показано, что с уменьшением номера ступени ИСГ и с ростом температуры получения ТРГ происходит уменьшение толщины углеродных пачек, образующих частицу ТРГ, а также их большее разупорядочение в структуре отельной частицы.
Таким образом, в данной работе было показано, что условия получения ТРГ оказывают значительное влияние на его структуру, которая в свою очередь влияет на физико-химические свойства материалов из ТРГ.
Т.е. существует возможность контролировать свойства конечного материала на каждой из стадий получения ТРГ и производить направленное получение уплотнительных материалов с заданными структурой и свойствами.
Первоисточник: Научный журнал Materials Letters, Volume 228, October 2018, Pages 403-406