石墨在某些条件下会收缩,特别是在高温下暴露于空气中时,会导致氧化和厚度损失。不过,在惰性气氛中进行热处理时,石墨会变得更坚固,机械强度也会增加。
氧化和收缩:
石墨对氧气很敏感,在高温下暴露于空气中时,会在 500°C (932°F)左右开始氧化。这种氧化过程会导致石墨质量迅速减少,在特定条件下每天可减少 1%。反复暴露在这种条件下会导致石墨厚度减少,最终导致结构失效。这种收缩是材料与氧气相互作用的直接结果,氧气会破坏石墨结构。热处理和强化:
相反,在惰性气氛中加热石墨时,石墨会经历一个称为 "石墨化 "的过程,碳原子结构会从无序状态转变为纯石墨的完美三维晶体。这一过程包括将石墨加热到 3000°C,使石墨烯分子的小域生长和排列,从而形成较大的直层。这种排列和生长增强了石墨的机械强度,使其随着温度的升高而变得更加坚固。室温下产生的内应力会随着加工温度的升高而减小,从而进一步提高机械强度。
对设计和功能的影响: