ग्राफाइटीकृत पेट्रोलियम कोकची सूक्ष्मसंरचना (स्फटिक संरचना) कशी असते?

१. स्फटिक संरचनेची वैशिष्ट्ये

स्तरित रचना: ग्रॅफाइटीकृत पेट्रोलियम कोकची स्फटिक रचना षटकोनी कार्बन अणूंच्या सपाट जाळ्यांनी बनलेली असते. ही सपाट जाळी एकावर एक रचली जाऊन एक वैशिष्ट्यपूर्ण स्तरित रचना तयार होते. हे थर तुलनेने कमकुवत व्हॅन डर वाल्स बलांनी जोडलेले असतात, ज्यामुळे ग्रॅफाइटला स्नेहकता आणि अनिसोट्रॉपी प्राप्त होते.
जालक स्थिरांक: ग्राफायटीकरण प्रक्रियेनंतर, पेट्रोलियम कोकचे जालक स्थिरांक (a₀ आणि c₀) नैसर्गिक ग्रॅफाइटच्या जालक स्थिरांकांच्या जवळ पोहोचतात, जे त्यांच्या स्फटिक संरचनेतील उच्च पातळीचे साम्य दर्शवते. या संरचनात्मक वैशिष्ट्यामुळे ग्राफायटीकृत पेट्रोलियम कोक उत्कृष्ट विद्युत आणि औष्णिक वाहकता प्रदर्शित करतो.
सूक्ष्मस्फटिकीय मापदंड: एक्स-रे विवर्तन वापरून, ग्राफायटीकृत पेट्रोलियम कोकमधील सूक्ष्मस्फटिकांचे आंतर-थर अंतर (d₀₀₂), सरासरी थर व्यास (Lₐ), आणि थरांची उंची (Lc) यांसारख्या मापदंडांची गणना केली जाऊ शकते. हे मापदंड सूक्ष्मस्फटिकांचा आकार आणि मांडणी दर्शवतात आणि ग्राफायटीकरणाच्या प्रमाणाचे मूल्यांकन करण्यासाठी महत्त्वपूर्ण निर्देशक म्हणून काम करतात.

II. ग्राफायटीकरण प्रक्रियेचे परिणाम

अस्फटिक अवस्थेचे स्फटिक अवस्थेत रूपांतर: ग्राफायटीकरणापूर्वी, पेट्रोलियम कोकची कार्बन संरचना अस्फटिक असते, जिचे वैशिष्ट्य म्हणजे "दीर्घ-श्रेणी अव्यवस्थित, लघु-श्रेणी सुव्यवस्थित" अशी पदार्थ संरचना. ग्राफायटीकरण प्रक्रियेद्वारे (जी सामान्यतः २५००°C ते ३०००°C या उच्च तापमानावर केली जाते), अस्फटिक कार्बन हळूहळू एका सुव्यवस्थित त्रि-मितीय ग्रॅफाइट स्फटिक संरचनेत रूपांतरित होतो.
सूक्ष्मस्फटिकांच्या आकारात वाढ: ग्राफायटीकरण प्रक्रियेदरम्यान, कार्बन लॅटिस फ्लेक्सची सरासरी जाडी (Lc) आणि रुंदी (Lₐ) वाढते, तर आंतर-थर अंतर (d) कमी होते. यामुळे सूक्ष्मस्फटिकांच्या आकारात वाढ होते आणि अधिक परिपूर्ण स्फटिक रचना तयार होते.
रोधकतेत घट: ग्राफायटीकरणाची पातळी जसजशी वाढते, तसतशी ग्राफायटीकृत पेट्रोलियम कोकची रोधकता लक्षणीयरीत्या कमी होते. याचे कारण असे की, ग्राफायटीकरणादरम्यान कार्बन अणूंची मांडणी अधिक सुव्यवस्थित होते, ज्यामुळे इलेक्ट्रॉन्सना थरांच्या पातळीमध्ये अधिक मुक्तपणे फिरता येते आणि परिणामी विद्युत वाहकता वाढते.

III. सूक्ष्मसंरचना आणि गुणधर्म यांच्यातील संबंध

विद्युत वाहकता: ग्राफाइटाइज्ड पेट्रोलियम कोकच्या स्तरित स्फटिक संरचनेमुळे इलेक्ट्रॉन थरांच्या पातळीमध्ये मुक्तपणे फिरू शकतात, परिणामी उत्कृष्ट विद्युत वाहकता प्राप्त होते. या गुणधर्मामुळे ग्राफाइटाइज्ड पेट्रोलियम कोकचा उपयोग इलेक्ट्रोड साहित्य आणि प्रवाहकीय मिश्रके यांसारख्या क्षेत्रांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर होतो.
औष्णिक वाहकता: थरांना जोडणाऱ्या व्हॅन डर वाल्स बलांमुळे, उष्णता थरांच्या पातळीमध्ये वेगाने हस्तांतरित होऊ शकते. परिणामी, ग्राफाइटयुक्त पेट्रोलियम कोक देखील चांगली औष्णिक वाहकता दर्शवतो, ज्यामुळे तो उष्णता शमन सामग्री आणि इतर अनुप्रयोगांच्या निर्मितीसाठी उपयुक्त ठरतो.
यांत्रिक गुणधर्म: ग्राफायटीकृत पेट्रोलियम कोकच्या स्फटिक संरचनेमुळे त्याला एक विशिष्ट यांत्रिक शक्ती प्राप्त होते. तथापि, धातूंच्या तुलनेत, त्याच्या स्तरित संरचनेमुळे आंतर-स्तरीय बंध कमकुवत होतात, ज्यामुळे त्याची लवचिक आणि संकुचित शक्ती तुलनेने कमी असते. या कार्यक्षमतेच्या वैशिष्ट्यामुळे, ज्या परिस्थितीत त्याला विशिष्ट दाब सहन करण्याची आवश्यकता असते परंतु उच्च शक्तीची गरज नसते, अशा परिस्थितीत ग्राफायटीकृत पेट्रोलियम कोकला उपयोगाचा फायदा मिळतो.