问答题X 纠错
石墨是含碳物质在常压热处理后的最终产物,是一种结晶状态碳,是由非晶体状态的碳素集合体在高温下结晶而成,关于这一结晶的机理有碳化物转化理论、再结晶理论和微晶成长理论,一般公认的是微晶成长理论。碳质原料的初始物质都是稠环芳香化合物,这些多环化合物在热的作用下,经过不断地分解与聚合等一系列反应,最终生成含碳量很高的碳青质。碳青质的结构单元是二维平面原子网格的堆积体,网格的边缘有各种侧链,如功能团、异类原子等,由于它们之间原子的相互作用,使得平面网格作一定角度的旋转。这是一种特殊的物质,既不是树脂或玻璃体一样的非晶体,也不是结晶体,晶成长理论把它称为“微晶”,这种微晶可以视之为一些大原子团,它们有六角形规则排列的结构,具备转化成石墨结构的基础。
由于含碳物质的化学组成、分子结构的不同,碳化后这些原子团的聚集状态也不一样,石墨化性不一样,一般以平行定向堆积和杂乱交错堆积来区分原料石墨化的难易程度。无定形碳在高温下通过微晶成长而转换成石墨,在1600℃以前,其变化并不明显,但在1600-2100℃,微晶的变化明显加快。此时,微晶边缘上的侧链开始断裂或气化,或是进入碳原子的平面网格,进而是微晶的结构发生变动,即一些大致平面定向的微晶在高温下逐渐合成更大的平面体。随着过程的进行,微晶将在a轴上迅速地增大,并且在C轴上也进行重新排列,从而使有序排列的厚度增加,如下图所示,这一过程可一直延续到2700℃,即当微晶以二维空间的无序排列基本上转化为三维空间的有序排列,并最终形成石墨晶体时才基本结束。
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