Sendo unha opción-buscada no sector-de gama alta, a resistencia do grafito de alta-pureza non se pode subestimar. Coas súas excelentes propiedades de autolubricación, alta resistencia, boa condutividade eléctrica, resistencia a ácidos e álcalis, resistencia á corrosión, resistencia a altas temperaturas, pequeno coeficiente de expansión, excelente estabilidade química, alto rendemento de selado e estrutura uniforme e densa, establécese firmemente en industrias como eléctrica, metalurxia, defensa nacional e motor aeroespacial, enerxético e químico. Ademais, ocupa unha posición central en campos emerxentes como os semicondutores de terceira-xeración, a industria nuclear e a fotovoltaica, e pódese considerar unha "peza clave" no desenvolvemento tecnolóxico.
Dous camiños de nacemento: o natural e o artificial "camiño de purificación"
O grafito de alta-pureza pódese clasificar en grafito natural de alta-pureza e grafito artificial de alta-pureza en función das materias primas e dos métodos de preparación. O grafito natural de alta-pureza úsase amplamente en varios campos debido á súa excelente condutividade eléctrica e propiedades de transferencia de calor, como en materiais refractarios, revestimentos anticorroxe, electrodos de carbono, xeradores, lubricantes e materiais de protección na industria nuclear. Por outra banda, o grafito artificial de alta pureza-aplícase en ánodos pre-cocidos, grafito especial e na industria nuclear debido á súa morfoloxía uniforme e á súa distribución de tamaño de partículas.
A produción de grafito de alta -pureza a partir de grafito natural implica a miúdo usar primeiro o método de flotación para purificar inicialmente o mineral de grafito, despois o método de ácido alcalino-ou o método de fluoruro de hidróxeno para purificar aínda máis o concentrado de flotación e, finalmente, a obtención de produtos de grafito de alta-pureza a través do método de temperatura{4} ou alta temperatura{3}}. Non obstante, o grafito artificial de alta-pureza obtense xeralmente procesando inicialmente as materias primas e colocándoas despois nun forno de reacción de alta-temperatura especialmente deseñado para a súa grafitización e purificación. O proceso principal consiste en utilizar a temperatura extremadamente alta do forno para grafitizar coque de petróleo e coque de asfalto, e introducir gases halóxenos para reaccionar coas impurezas, facendo que se vaporicen e se volatilicen, obtendo así grafito de alta-pureza.
Tanto se se trata da produción de grafito natural de alta-pureza como de grafito artificial de alta-pureza, impóñense requisitos estritos sobre a calidade das materias primas. Para acadar os requisitos de grafito de alta-pureza a partir de grafito natural, só o método de alta-temperatura pode satisfacer as necesidades de produción. Non obstante, o método de alta-temperatura ten un alto consumo de enerxía e uns altos requisitos para os equipos, polo que tamén ten certos requisitos para a calidade das materias primas. Usually, it uses graphite products with a purity of 99% obtained through other purification methods for purification, ultimately reaching the requirement of 99.99% high-purity graphite. Para o grafito artificial de alta pureza-, adoita seleccionarse para a súa produción coque de petróleo e coque de asfalto de alta- calidade. O contido de cinzas do coque de petróleo debe ser inferior ao 0,5 % e, normalmente, só se utiliza coque de petróleo de baixo-xofre para a produción. Polo tanto, o contido de xofre do coque de petróleo é inferior ao 0,5%.
"Shining Bright in the High-End Field": a aplicación do grafito de alta-pureza
As industrias que utilizan grafito de alta{0}}pureza como materia prima céntranse principalmente en campos de alta-tecnoloxía, como materiais semicondutores, fotovoltaica, grafeno e grafito nuclear.
Materiais semicondutores de terceira -xeración
Na industria de semicondutores, os produtos de grafito úsanse amplamente en equipos de tratamento térmico de alta-temperatura, como fornos de crecemento de cristal, fornos de carbonización e fornos de grafitización. Os produtos de grafito de alta-pureza utilizados no carburo de silicio semicondutor de terceira-xeración inclúen crisols de grafito para o crecemento de cristais, quentadores de grafito e po de grafito, etc. A pureza destes produtos xoga un papel decisivo na calidade dos cristais de carburo de silicio.
Na actualidade, a maioría das empresas usan o método de transporte físico de vapor cando producen monocristais de carburo de silicio. Neste método, o po de carburo de silicio colócase na parte inferior do crisol de grafito e o cristal de semente de carburo de silicio colócase na parte superior do crisol de grafito. Despois, o crisol de grafito quéntase ata que o carburo de silicio alcanza a súa temperatura de sublimación. Posteriormente, o po de carburo de silicio descompónse gradualmente en substancias gasosas como vapor de Si, Si2C e SiC2. Estas substancias sublimaranse gradualmente ata a parte superior do crisol baixo o gradiente de temperatura axial e condensaranse na superficie do cristal de semente de SiC na parte superior do crisol, obtendo así monocristais de carburo de silicio.
Grafito nuclear
O grafito nuclear-de alta-pureza é un material moi utilizado na enxeñaría nuclear. No núcleo aplícanse materiais de grafito de grao-nuclear
reactores refrixerados por gas-alta temperatura-, como tubos, elementos de combustible e compoñentes de apoio.
O grafito-de grao nuclear debe ser grafito de alta-pureza. O grafito de alta-pureza está formado principalmente por áridos, aglutinantes e axentes impregnantes. Os áridos consisten principalmente en coque de petróleo en forma de agulla-e coque de asfalto. O grafito nuclear-de alta-pureza ten requisitos relativamente estritos para controlar os oligoelementos. En condicións herméticas, sofre unha calcinación a-alta-temperatura a longo prazo para a súa purificación, eliminando as impurezas e reducindo o contido de oligoelementos, como halóxenos e metais de baixo-punto de fusión-. O moldeado por carbonización do grafito de alta pureza-nuclear- adopta o proceso de prensado isostático. O material colócase nun molde de corpo elástico, selado firmemente e, a continuación, elimínase o aire para manter un ambiente de baleiro. O molde colócase no cilindro hidráulico isostático e o líquido isotrópico exerce a mesma presión sobre o molde, transmitindo a presión ao material de carbono, facendo que a materia prima se faga densa.
Campo fotovoltaico
Na industria fotovoltaica, especialmente como material de electrodos para células solares, o grafito ten amplas aplicacións. A súa excelente condutividade e estabilidade química fan que sexa un material ideal para producir os electrodos das células solares. Ademais, o forno de crecemento monocristal de silicio de tipo pull-é o principal equipo para a preparación de materiais monocristais de silicio. O sistema de calefacción do forno de cristal único inclúe principalmente quentadores de grafito de alta -pureza, crisols de cuarzo, crisols de grafito e materiais de illamento, etc. Ao aplicar electricidade de corrente continua ao quentador de grafito, proporciónase unha fonte térmica para fundir a materia prima de silicio policristalino. A potencia do aquecedor pódese axustar a través da tensión ou corrente da fonte de alimentación. A calor liberada polo quentador está illada polo sistema de illamento, que pode formar un ambiente de campo térmico axeitado para o crecemento de cristais sinxelos de silicio.
Grafeno
O grafeno é actualmente o nanomaterial máis fino do mundo, con alta estabilidade química e estabilidade térmica, así como excelentes propiedades mecánicas e eléctricas. Ten amplas perspectivas de aplicación. A principal materia prima para preparar o grafeno é o grafito de alta-pureza.
Outros
No campo aeroespacial máis desafiante, o grafito de alta{0}}pureza aínda ten un rendemento excepcional. Utilízase nos revestimentos de garganta das boquillas das colas de motores de foguetes, o moderador de neutróns dos reactores atómicos, o illamento térmico e os materiais-resistentes á calor dos mísiles, e mesmo a conexión de radio e os materiais estruturais condutores dos satélites artificiais presentan a presenza de grafito de alta-pureza.
