2025-08-28
Микроструктура (кристаллическая структура) графитизированного нефтяного кокса представляет собой слоистую кристаллическую структуру, состоящую из гексагональных сеток атомов углерода, где слои соединены между собой силами Ван-дер-Ваальса, образуя упорядоченный трехмерный графитовый кристалл. Ниже приводится подробное изложение с трех аспектов: характеристики кристаллической структуры, влияние процесса графитации и взаимосвязь микроструктуры со свойствами.
### I. Характеристики кристаллической структуры
**Слоистая структура:** Кристаллическая структура графитизированного нефтяного кокса состоит из гексагональных сеток атомов углерода, которые слоисто stacked, образуя типичную слоистую структуру. Слои соединены между собой слабыми силами Ван-дер-Ваальса, что придает графиту смазывающие свойства и анизотропию.
**Параметры кристаллической решетки:** После процесса графитации параметры кристаллической решетки нефтяного кокса (a₀ и c₀) приближаются к параметрам природного графита, что указывает на высокое сходство его кристаллической структуры с природным графитом. Эта структурная особенность придает графитизированному нефтяному коку отличную электропроводность и теплопроводность.
**Параметры микрокристаллов:** С помощью рентгеновской дифрактометрии можно рассчитать такие параметры микрокристаллов графитизированного нефтяного кокса, как межплоскостное расстояние (d002), диаметр слоев (La) и высоту stacking (Lc). Эти параметры отражают размер и arrangement микрокристаллов и являются важными показателями для оценки степени графитации.
### II. Влияние процесса графитации
**Переход из аморфного в кристаллическое состояние:** До процесса графитации углеродная структура нефтяного кокса относится к аморфному углероду, обладающему структурой «дальний беспорядок, ближний порядок». В процессе графитации (обычно при температурах 2500—3000°C) аморфный углерод постепенно преобразуется в упорядоченную трехмерную кристаллическую структуру графита.
**Увеличение размера микрокристаллов:** В процессе графитации средняя толщина (Lc) и средняя ширина (La) углеродных сетчатых пластин увеличиваются, а межплоскостное расстояние (d) уменьшается. Это приводит к увеличению размера микрокристаллов и совершенствованию кристаллической структуры.
**Снижение удельного сопротивления:** По мере повышения степени графитации удельное сопротивление графитизированного нефтяного кокса значительно снижается. Это связано с тем, что в процессе графитации arrangement атомов углерода становится более упорядоченным, и электроны могут свободнее перемещаться в пределах плоскостей слоев, что повышает электропроводность.
### III. Взаимосвязь микроструктуры и свойств
**Электропроводность:** Слоистая кристаллическая структура графитизированного нефтяного кокса позволяет электронам свободно перемещаться в пределах плоскостей слоев, что обеспечивает отличную электропроводность. Это свойство делает графитизированный нефтяной кокс широко применимым в таких областях, как электродные материалы и проводящие добавки.
**Теплопроводность:** Благодаря соединению слоев силами Ван-дер-Ваальса, тепло быстро передается в пределах плоскостей слоев. Таким образом, графитизированный нефтяной кокс также обладает хорошей теплопроводностью и может использоваться для производства терморассеивающих материалов.
**Механические свойства:** Кристаллическая структура графитизированного нефтяного кокса придает ему определенную механическую прочность. Однако по сравнению с металлическими материалами, слоистая структура приводит к слабой связи между слоями, поэтому прочность на изгиб и сжатие относительно низки. Эта особенность делает графитизированный нефтяной кокс преимущественным для применений, где требуется выдерживать определенное давление, но не высокая прочность.