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石墨板的膨胀原理
2021-06-28
1.蠕虫石墨板的形成
石墨板的密度为2360kg/m3,膨胀后的密度为800~ 1600kg/m3。石墨板之所以能产生体积膨胀，主要是因为化学处理和高温加热的结果。当化学物质如岗化物、强氧化剂等进入石墨层间时，生成了石墨板插层化合物。这种层间化合物是不稳定的，当受到加热时会产生气化分解从层间外溢，温度很高并且升温速度比较快时，使分解的冲力也比较人，层而之间被推开，卷起一个卷曲形状的层叠体，和蠕虫形状相似，因此俗称蠕虫石墨。这种膨胀过程只产生在层间垂直于层面的c轴方向。而在平行于层面方向（a向），由于层平面卷曲，出现面积缩小的趋势，鳞片直径减小。
2.似蠕虫状显微结构模型
将经高温加热含插层化合物的石墨板，置于显微镜下观察时其似蠕虫状如图2 - 1所示。为何会产生这样形状呢？可以这样设想，当插层化合物在石墨层间气化时，产生的气体会形成一种压力，同时冲击两个相邻的层面，使其变成图2 - 2(c)所示形状。这一形状的形成。过程和原因，可用图2 - 2的(a)和（b)来解释：假设在石墨板层的某一范围内取A.B.C.D.E为插层化合物的集中点，如图2-2(a)所示。当加热这块石墨板时，A.B.C.D.E各点化合物被气化产生压力PA、PB、PD、PE，如图2 - 2( b)所示。则PA--PB 和PD---PE压住了C层面的两端,使之不能张开，但在层而中间的要将两层面推开， 因此就形成了如图2-2(c)所示的蠕虫状或叫柳叶状的石墨块体了。这种解释是根据实物的存在分析而来的。这里面的假设是否符合事实和正确，有待进一步研究证实。
3.膨胀石墨板的成型特性
碳和石墨材料成型时都要加粘结剂如沥青或树脂等，同时粘合剂具有增强作用。似是膨胀后的石墨制品成型时，不用加粘结剂。这就是膨胀石墨板的成型特性。其原因，我们从蠕虫的结构和表面性质来说明。为了说明方便，我们把膨胀后的蠕虫简化为片状螺旋弹簧,成型时所受外力可能来自三个方向：（1）外力作用方向沿蠕虫长度方向。这种外力作用的结果，先是层面被压缩，然后层片被压紧，（2)外力作用方向与蠕虫长度方向成一记角度。这种外力作用结果是蠕虫层片间先是产生滑移,然后被压紧;（3)外力作用方向与蠕虫长度轴线垂直。这种情况与第二种情况类似，也是层片先滑移然后被压紧。
