Korkean-puhtauden grafiitin vahvuutta-ei voida aliarvioida, koska se on kysytty-valinta huippuluokan-valinnalla. Erinomaisten itse-voiteluominaisuuksiensa, korkean lujuutensa, hyvällä sähkönjohtavuudellaan, hapon ja alkalin kestävyyden, korroosionkestävyyden, korkean lämpötilan kestävyyden, pienen laajenemiskertoimen, erinomaisen kemiallisen stabiilisuuden, hyvän tiivistyskyvyn sekä yhtenäisen ja tiheän rakenteen ansiosta se vakiinnuttaa asemansa sellaisilla aloilla kuin sähkö-, metallurgia-, maanpuolustus- ja ilmailu-, energia- ja kemianteollisuus. Lisäksi sillä on ydinasema kehittyvillä aloilla, kuten kolmannen -sukupolven puolijohteet, ydinteollisuus ja aurinkosähkö, ja sitä voidaan pitää "avainkappaleena" teknologisessa kehityksessä.
Kaksi syntymäpolkua: luonnollinen ja keinotekoinen "puhdistuspolku"
Korkean-puhtauden grafiitti voidaan luokitella luonnolliseen erittäin-puhtaiseen grafiittiin ja keinotekoiseen erittäin{2}}puhtaiseen grafiittiin raaka-aineiden ja valmistusmenetelmien perusteella. Erittäin puhdasta luonnongrafiittia käytetään laajalti eri aloilla sen erinomaisten sähkönjohtavuuden ja lämmönsiirtoominaisuuksien ansiosta, kuten tulenkestävissä materiaaleissa,-ruosteenestopinnoitteissa, hiilielektrodeissa, generaattoreissa, voiteluaineissa ja ydinteollisuuden suojamateriaaleissa. Toisaalta keinotekoista korkean -puhtauden grafiittia käytetään esipaistetuissa anodeissa, erikoisgrafiitissa ja ydinteollisuudessa sen yhtenäisen morfologian ja hiukkaskokojakauman vuoksi.
Korkean -puhtauden grafiitin tuotanto luonnongrafiitista käsittää usein ensin vaahdotusmenetelmän käytön grafiittimalmin puhdistamiseksi aluksi, sitten alkali-happomenetelmän tai fluorivetymenetelmän käyttämisen vaahdotusrikasteen edelleen puhdistamiseksi ja lopuksi korkean -puhtaiden grafiittituotteiden valmistamisen korkean-lämpö-{4}lämpötilan menetelmillä. Keinotekoista erittäin{6}}puhdasta grafiittia saadaan kuitenkin yleensä käsittelemällä raaka-aineet ensin ja sijoittamalla ne sitten erityisesti suunniteltuun korkean lämpötilan reaktiouuniin grafitointia ja puhdistusta varten. Pääprosessi on käyttää uunin äärimmäisen korkeaa lämpötilaa öljykoksin ja asfalttikoksin grafitointiin ja syöttämällä halogeenikaasuja reagoimaan epäpuhtauksien kanssa, jolloin ne höyrystyvät ja haihtuvat, jolloin saadaan erittäin puhdasta-grafiittia.
Raaka-aineiden laadulle asetetaan tiukat vaatimukset, olipa kyseessä erittäin-puhtauden luonnongrafiitin tai erittäin-puhtaiden keinografiitin tuotanto. Korkean-puhtauden grafiitin vaatimukset luonnongrafiitista voidaan saavuttaa vain korkean lämpötilan-menetelmällä tuotantotarpeisiin. Korkean lämpötilan-menetelmällä on kuitenkin korkea energiankulutus ja korkeat vaatimukset laitteille, joten sillä on myös tiettyjä vaatimuksia raaka-aineiden laadulle. Yleensä se käyttää puhdistukseen grafiittituotteita, joiden puhtausaste on 99 % ja jotka on saatu muilla puhdistusmenetelmillä. Lopulta se saavuttaa vaatimuksen 99,99 % puhtaudesta grafiitista. Keinotekoisen puhtaan{12}}grafiitin valmistukseen valitaan usein korkealaatuinen-maaöljykoksi ja asfalttikoksi. Maaöljykoksin tuhkapitoisuuden tulee olla alle 0,5 %, ja yleensä tuotannossa käytetään vain vähärikkistä{16}}maaöljykoksia. Siksi maaöljykoksin rikkipitoisuus on alle 0,5 %.
"Shining Bright in High End Field": Korkean-puhtauden grafiitin käyttö
Teollisuus, joka käyttää erittäin{0}}puhdasta grafiittia raaka-aineena, keskittyy pääasiassa korkean teknologian-aloihin, kuten puolijohdemateriaaliin, aurinkosähköön, grafeeniin ja ydingrafiittiin.
Kolmannen -sukupolven puolijohdemateriaalit
Puolijohdeteollisuudessa grafiittituotteita käytetään laajalti korkean lämpötilan -lämpökäsittelylaitteissa, kuten kiteenkasvatusuuneissa, hiiltymisuuneissa ja grafitointiuuneissa. Kolmannen -sukupolven puolijohdepiikarbidissa käytettyihin erittäin puhtaisiin{2}}grafiittituotteisiin kuuluvat grafiittiupokkaat kiteiden kasvattamiseen, grafiittilämmittimet ja grafiittijauhe jne. Näiden tuotteiden puhtaus on ratkaisevassa roolissa piikarbidikiteiden laadussa.
Tällä hetkellä useimmat yritykset käyttävät fyysistä höyrynsiirtomenetelmää valmistaessaan piikarbidin yksikiteitä. Tässä menetelmässä piikarbidijauhe sijoitetaan grafiittiupokkaan pohjalle ja piikarbidin siemenkide grafiittiupokkaan yläosaan. Sitten grafiittiupokasta kuumennetaan, kunnes piikarbidi saavuttaa sublimaatiolämpötilansa. Tämän jälkeen piikarbidijauhe hajoaa vähitellen kaasumaisiksi aineiksi, kuten Si-höyryksi, Si2C:ksi ja SiC2:ksi. Nämä aineet sublimoituvat vähitellen upokkaan yläosaan aksiaalisen lämpötilagradientin alaisena ja kondensoituvat upokkaan yläosassa olevan piikarbidin siemenkiteen pinnalle, jolloin muodostuu piikarbidin yksittäiskiteitä.
Ydingrafiitti
Ydin{0}}puhtaus-grafiitti on laajalti käytetty materiaali ydinvoimatekniikassa. Ydin-laadun grafiittimateriaaleja levitetään ytimeen
korkean-lämpötilan kaasu-jäähdytetyt reaktorit, kuten putket, polttoaine-elementit ja tukikomponentit.
Ydin{0}}grafiitin on oltava erittäin-puhdasta grafiittia. Erittäin puhdas-grafiitti koostuu pääasiassa kiviaineksista, sideaineista ja kyllästysaineista. Kiviainekset koostuvat pääasiassa neulan{5}}muotoisesta maaöljykoksista ja asfalttikoksista. Ydin-laadun korkean-puhtauden grafiitilla on suhteellisen tiukat vaatimukset hivenaineiden hallinnassa. Ilmatiiviissä tilassa se käy läpi pitkäaikaisen-korkean lämpötilan{11}}kalsinoinnin puhdistuksen, epäpuhtauksien poistamisen ja hivenaineiden, kuten halogeenien ja matalan{12}}sulamispisteen{13}}metallien pitoisuuden vähentämiseksi. Ydin{15}}puhtausluokan-grafiitin karbonointimuovauksessa käytetään isostaattista puristusprosessia. Materiaali asetetaan elastiseen runkomuottiin, suljetaan tiukasti ja ilma poistetaan tyhjiöympäristön ylläpitämiseksi. Muotti asetetaan isostaattiseen hydraulisylinteriin, ja isotrooppinen neste kohdistaa saman paineen muottiin siirtäen paineen hiilimateriaaliin, jolloin raaka-aine tiivistyy.
Aurinkosähkökenttä
Aurinkosähköteollisuudessa, erityisesti aurinkokennojen elektrodimateriaalina, grafiitilla on laajat sovellukset. Sen erinomainen johtavuus ja kemiallinen stabiilisuus tekevät siitä ihanteellisen materiaalin aurinkokennojen elektrodien valmistukseen. Lisäksi pull-tyyppinen piiyksikidekasvatusuuni on tärkein laitteisto piin yksikidemateriaalien valmistuksessa. Yksikideuunin lämmitysjärjestelmä sisältää pääasiassa erittäin -puhtaita grafiittikuumentimia, kvartsiupokkaita, grafiittiupokkaita ja eristysmateriaaleja jne. Syöttämällä tasavirtasähköä grafiittilämmittimeen saadaan aikaan lämpölähde, joka sulattaa monikiteisen piin raaka-aineen. Lämmittimen tehoa voidaan säätää virtalähteen jännitteellä tai virralla. Lämmittimen vapauttama lämpö eristetään eristysjärjestelmällä, joka voi muodostaa piiyksiksikiteiden kasvulle sopivan lämpökenttäympäristön.
Grafeeni
Grafeeni on tällä hetkellä maailman ohuin nanomateriaali, jolla on korkea kemiallinen ja lämpöstabiilisuus sekä erinomaiset mekaaniset ja sähköiset ominaisuudet. Sillä on laajat sovellusmahdollisuudet. Grafeenin valmistuksen pääraaka-aine on erittäin-puhtaus grafiitti.
muut
Haastavammalla ilmailualalla erittäin puhdas{0}}grafiitti toimii edelleen poikkeuksellisen hyvin. Sitä käytetään rakettimoottorien pyrstöjen suuttimissa, atomireaktorien neutronien hidastimessa, ohjusten lämmöneristys- ja lämmönkestävissä materiaaleissa ja jopa keinotekoisten satelliittien radioliitännöissä ja johtavissa rakennemateriaaleissa, joissa kaikissa on erittäin puhdasta-grafiittia.
