熱解炭、熱解石墨、樹脂炭及瀝青炭

1、熱解炭（熱解石墨） 熱解炭（熱解石墨） 、樹脂炭及瀝青炭的 、樹脂炭及瀝青炭的一般概念與物理化學性能 一般概念與物理化學性能一、 一、 熱解炭和熱解石墨 熱解炭和熱解石墨熱解炭和熱解石墨是一種新型的炭和石墨材料。由于它們具有許多特殊的物理性能，所以已經在宇航、導彈工業(yè)、電子材料及原子能工業(yè)中獲得應用，它們都是利用一種“化學氣相沉積”工藝生產的，也就是某些碳氫化合物氣體在高溫基體表面熱分解而沉積炭或石墨的過程。熱解炭與熱解石墨的區(qū)別在于采

2、用的工藝條件（主要是溫度）與基體的不同。沉積熱解石墨時，采用高的多的溫度（2200℃以上） ，在基體表面產生致密的涂層，除去基體以后，可以得到獨立的熱解石墨殼體，或者保持獨立完整的涂層與基體結合在一起使用。熱解炭一般是作為提高多孔材料的密度而使用，起材料的增強作用。它也可以作為表面涂層，但沉積溫度一般要低一些。即使同屬于熱解炭（熱解石墨） ，由于沉積溫度與氣體濃度的不同其物理性質也會有所差異。在比較低的溫度下沉積得到的熱解炭，為了改善和

3、提高其物理性能，可以在 2700～3000℃高溫下進一步熱處理，這樣也可得到熱解石墨。目前，熱解炭的用途及產量比熱解石墨大得多。熱解炭沉積產物的密度主要取決于沉積溫度，一般認為，在1700℃時沉積的密度最小，只有 1.14g/cm3,在 2100℃時沉積的密度最大，密度為 2.0～2.09 g/cm3 的熱解炭，在 1200～1400℃的密度細錐狀結構熱解炭比較致密，不分層，質量較好。粗錐狀結構熱解炭易分層，沿六角形碳網面的方向形成裂紋

4、，質量較差2 低溫熱解炭2.1 流化狀熱解炭流化狀熱解炭的顯微結構一般呈各向同性、粒狀和柱狀。各向同性熱解炭的干涉色為紫紅色(圖 13)；彼此幾乎平行的線痕與基體表面接近平行(圖 14)。在掃描電鏡下，各向同性熱解炭呈現出明顯的球粒狀結構(圖 15)。 粒狀結構熱解炭是由尺寸較小的錐狀結構熱解炭隨機堆積而成的，有的錐體形狀比較明顯，有的則不明顯，近似于粒狀(16、17)。柱狀結構熱解炭多生長在由粒狀結構熱解炭構成的球形顆粒的外表面

5、(圖 18)，它也是由錐狀結構熱解炭構成的(圖 19)。一般說來，各向同性熱解炭上無明顯的孔隙，粒狀和柱狀結構的熱解炭上均有少量的微孔。2.2 炭—炭復合材料中的熱解炭炭—炭復合材料中的熱解炭的自然表面上有圓形小突起(圖 20、21)，其顯微結構一般分為光滑層、粗糙層和各向同性。光滑層熱解炭的不同干涉色之間一般無明顯的界限(圖22、23)，或黑白顏色之間無明顯的界限(圖 24)。粗糙層熱解炭的不同干涉色之間常有較明顯的界限(圖25)，或