熱解炭、熱解石墨、樹(shù)脂炭及瀝青炭

1、熱解炭（熱解石墨） 熱解炭（熱解石墨） 、樹(shù)脂炭及瀝青炭的 、樹(shù)脂炭及瀝青炭的一般概念與物理化學(xué)性能 一般概念與物理化學(xué)性能一、 一、 熱解炭和熱解石墨 熱解炭和熱解石墨熱解炭和熱解石墨是一種新型的炭和石墨材料。由于它們具有許多特殊的物理性能，所以已經(jīng)在宇航、導(dǎo)彈工業(yè)、電子材料及原子能工業(yè)中獲得應(yīng)用，它們都是利用一種“化學(xué)氣相沉積”工藝生產(chǎn)的，也就是某些碳?xì)浠衔餁怏w在高溫基體表面熱分解而沉積炭或石墨的過(guò)程。熱解炭與熱解石墨的區(qū)別在于采

2、用的工藝條件（主要是溫度）與基體的不同。沉積熱解石墨時(shí)，采用高的多的溫度（2200℃以上） ，在基體表面產(chǎn)生致密的涂層，除去基體以后，可以得到獨(dú)立的熱解石墨殼體，或者保持獨(dú)立完整的涂層與基體結(jié)合在一起使用。熱解炭一般是作為提高多孔材料的密度而使用，起材料的增強(qiáng)作用。它也可以作為表面涂層，但沉積溫度一般要低一些。即使同屬于熱解炭（熱解石墨） ，由于沉積溫度與氣體濃度的不同其物理性質(zhì)也會(huì)有所差異。在比較低的溫度下沉積得到的熱解炭，為了改善和

3、提高其物理性能，可以在 2700～3000℃高溫下進(jìn)一步熱處理，這樣也可得到熱解石墨。目前，熱解炭的用途及產(chǎn)量比熱解石墨大得多。熱解炭沉積產(chǎn)物的密度主要取決于沉積溫度，一般認(rèn)為，在1700℃時(shí)沉積的密度最小，只有 1.14g/cm3,在 2100℃時(shí)沉積的密度最大，密度為 2.0～2.09 g/cm3 的熱解炭，在 1200～1400℃的密度細(xì)錐狀結(jié)構(gòu)熱解炭比較致密，不分層，質(zhì)量較好。粗錐狀結(jié)構(gòu)熱解炭易分層，沿六角形碳網(wǎng)面的方向形成裂紋

4、，質(zhì)量較差2 低溫?zé)峤馓?.1 流化狀熱解炭流化狀熱解炭的顯微結(jié)構(gòu)一般呈各向同性、粒狀和柱狀。各向同性熱解炭的干涉色為紫紅色(圖 13)；彼此幾乎平行的線(xiàn)痕與基體表面接近平行(圖 14)。在掃描電鏡下，各向同性熱解炭呈現(xiàn)出明顯的球粒狀結(jié)構(gòu)(圖 15)。 粒狀結(jié)構(gòu)熱解炭是由尺寸較小的錐狀結(jié)構(gòu)熱解炭隨機(jī)堆積而成的，有的錐體形狀比較明顯，有的則不明顯，近似于粒狀(16、17)。柱狀結(jié)構(gòu)熱解炭多生長(zhǎng)在由粒狀結(jié)構(gòu)熱解炭構(gòu)成的球形顆粒的外表面

5、(圖 18)，它也是由錐狀結(jié)構(gòu)熱解炭構(gòu)成的(圖 19)。一般說(shuō)來(lái)，各向同性熱解炭上無(wú)明顯的孔隙，粒狀和柱狀結(jié)構(gòu)的熱解炭上均有少量的微孔。2.2 炭—炭復(fù)合材料中的熱解炭炭—炭復(fù)合材料中的熱解炭的自然表面上有圓形小突起(圖 20、21)，其顯微結(jié)構(gòu)一般分為光滑層、粗糙層和各向同性。光滑層熱解炭的不同干涉色之間一般無(wú)明顯的界限(圖22、23)，或黑白顏色之間無(wú)明顯的界限(圖 24)。粗糙層熱解炭的不同干涉色之間常有較明顯的界限(圖25)，或