گرافىتلاشتۇرۇش بىر تەرەپ قىلىش ئادەتتە 2300 دىن 3000℃ گىچە بولغان يۇقىرى تېمپېراتۇرىنى تەلەپ قىلىدۇ، ئۇنىڭ ئاساسلىق پرىنسىپى يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق ئىسسىقلىق بىر تەرەپ قىلىش ئارقىلىق كاربون ئاتوملىرىنى تەرتىپسىز تەرتىپتىن تەرتىپلىك گرافىت كرىستال قۇرۇلمىسىغا ئۆزگەرتىشتىن ئىبارەت. تۆۋەندە تەپسىلىي تەھلىل كۆرسىتىلدى:
I. ئەنئەنىۋى گرافىتلاشتۇرۇش بىر تەرەپ قىلىش تېمپېراتۇرا دائىرىسى
A. ئاساسىي تېمپېراتۇرا تەلىپى
ئادەتتىكى گرافىتلاشتۇرۇش تېمپېراتۇرىنى 2300 دىن 3000 سېلسىيە گرادۇسقىچە كۆتۈرۈشنى تەلەپ قىلىدۇ، بۇ يەردە:
- 2500℃ مۇھىم بۇرۇلۇش نۇقتىسى بولۇپ، بۇ نۇقتىدا كاربون ئاتوملىرىنىڭ قەۋەت ئارىلىقى كۆرۈنەرلىك دەرىجىدە ئازىيىدۇ ۋە گرافىتلىنىش دەرىجىسى تېز سۈرئەتتە ئاشىدۇ؛
- 3000 سېلسىيە گرادۇستىن ئېشىپ كەتكەندە، ئۆزگىرىشلەر تېخىمۇ ئاستا-ئاستا يۈز بېرىدۇ، ھەمدە گرافىت كرىستال مۇكەممەللىككە يېقىنلىشىدۇ، گەرچە تېمپېراتۇرا تېخىمۇ يۇقىرى كۆتۈرۈلۈپ، مەھسۇلات مىقدارىنىڭ ئاز-تولا ياخشىلىنىشىنى تۆۋەنلىتىدۇ.
B. ماتېرىيال پەرقىنىڭ تېمپېراتۇرىغا تەسىرى
- ئاسان گرافىتلىنىدىغان كاربونلار (مەسىلەن، نېفىت كوكىسى): 1700℃ تېمپېراتۇرىدا گرافىتلىنىش باسقۇچىغا كىرىدۇ، 2500℃ تېمپېراتۇرىدا گرافىتلىنىش دەرىجىسى كۆرۈنەرلىك ئاشىدۇ؛
- گرافىتلاشتۇرۇش تەس بولغان كاربونلار (مەسىلەن، ئانتراسىت): ئوخشاش ئۆزگىرىشنى ئەمەلگە ئاشۇرۇش ئۈچۈن يۇقىرى تېمپېراتۇرا (3000℃ غا يېقىنلىشىش) تەلەپ قىلىنىدۇ.
II. يۇقىرى تېمپېراتۇرىنىڭ كاربون ئاتومىنىڭ تەرتىپلىنىشىنى ئىلگىرى سۈرۈش مېخانىزمى
A. 1-باسقۇچ (1000–1800℃): ئۇچۇچان گاز چىقىرىش ۋە ئىككى ئۆلچەملىك تەرتىپلەش
- ئالىفاتىك زەنجىر، CH3 ۋە C=O باغلىنىشلىرى پارچىلىنىپ، مونومېر ياكى ئاددىي مولېكۇلا (مەسىلەن، CH4، CO4) شەكلىدىكى ھىدروگېن، ئوكسىگېن، ئازوت، كۈكۈرت ۋە باشقا ئېلېمېنتلارنى قويۇپ بېرىدۇ؛
- كاربون ئاتوم قەۋەتلىرى ئىككى ئۆلچەملىك تۈزلەڭلىك ئىچىدە كېڭىيىدۇ، مىكروكرىستالنىڭ ئېگىزلىكى 1 نانومېتىردىن 10 نانومېتىرغىچە ئاشىدۇ، قەۋەتلەر ئارا قاتلامنىڭ يىغىلىشى ئاساسەن ئۆزگەرمەيدۇ؛
- ئېندوتېرمىك (خىمىيىلىك رېئاكسىيەلەر) ۋە ئېكسوتېرمىك (مىكروكرىستاللىق چېگرانىڭ يوقىلىشىدىن يۈز ئارا ئېنېرگىيەنىڭ قويۇپ بېرىلىشى قاتارلىق فىزىكىلىق جەريانلار) جەريانلىرىنىڭ ھەر ئىككىسى بىرلا ۋاقىتتا يۈز بېرىدۇ.
B. 2-باسقۇچ (1800–2400℃): ئۈچ ئۆلچەملىك تەرتىپلەش ۋە دان چېگراسىنى رېمونت قىلىش
- كاربون ئاتوملىرىنىڭ ئىسسىقلىق تەۋرىنىش چاستوتىسى ئېشىپ، ئۇلارنىڭ ئۈچ ئۆلچەملىك تەرتىپكە ئۆتۈشىگە تۈرتكە بولىدۇ، بۇ تەرتىپكە ئەڭ ئاز ئەركىن ئېنېرگىيە پىرىنسىپى بويىچە كونترول قىلىنىدۇ؛
- كىرىستال تۈزلەڭلىكلىرىدىكى چىقىش ۋە دانچە چېگرالىرى ئاستا-ئاستا يوقىلىدۇ، بۇنىڭ ئىسپاتى رېنتىگېن نۇرى دىفراكسىيە سپېكتىرىدا ئۆتكۈر (hko) ۋە (001) سىزىقلارنىڭ پەيدا بولۇشى بولۇپ، ئۈچ ئۆلچەملىك تەرتىپلىك تەرتىپلەرنىڭ شەكىللىنىشىنى جەزملەشتۈرىدۇ؛
- بەزى ئارىلاشمىلار كاربىدلارنى (مەسىلەن، كرېمنىي كاربىدى) ھاسىل قىلىدۇ، بۇلار يۇقىرى تېمپېراتۇرىدا مېتال پارى ۋە گرافىتقا پارچىلىنىدۇ.
C. 3-باسقۇچ (2400℃ دىن يۇقىرى): داننىڭ ئۆسۈشى ۋە قايتا كىرىستاللىشىش
- دانچىلارنىڭ چوڭلۇقى a ئوقى بويىچە ئوتتۇرا ھېساب بىلەن 10-150 نانومېتىرغىچە، c ئوقى بويىچە تەخمىنەن 60 قەۋەت (تەخمىنەن 20 نانومېتىر)غىچە ئاشىدۇ؛
- كاربون ئاتوملىرى ئىچكى ياكى مولېكۇلا ئارا كۆچۈش ئارقىلىق تور شەكلىنى ياخشىلاشقا ئۇچرايدۇ، كاربون ماددىلىرىنىڭ پارغا ئايلىنىش سۈرئىتى تېمپېراتۇرا بىلەن ئېكىسپونېنتسىيەلىك ھالدا ئاشىدۇ؛
- قاتتىق ۋە گاز باسقۇچلىرى ئارىسىدا ئاكتىپ ماددا ئالمىشىش يۈز بېرىپ، يۇقىرى دەرىجىدە تەرتىپلىك گرافىت كىرىستال قۇرۇلمىسى شەكىللىنىدۇ.
III. ئالاھىدە جەريانلار ئارقىلىق تېمپېراتۇرىنى ئەلالاشتۇرۇش
A. كاتالىزاتورلۇق گرافىتلاشتۇرۇش
تۆمۈر ياكى فېرروسىلىتسىي قاتارلىق كاتالىزاتورلارنى قوشۇش گرافىتلىنىش تېمپېراتۇرىسىنى 1500-2200 سېلسىيە گرادۇس ئارىلىقىغىچە زور دەرىجىدە تۆۋەنلىتىدۇ. مەسىلەن:
- فېرروسىلىتسىي كاتالىزاتورى (%25 كرېمنىي تەركىبى) تېمپېراتۇرىنى 2500–3000℃ دىن 1500℃ گىچە تۆۋەنلىتىدۇ؛
- BN كاتالىزاتورى كاربون تالالىرىنىڭ يۆنىلىشىنى ياخشىلاش بىلەن بىر ۋاقىتتا، تېمپېراتۇرىنى 2200℃ دىن تۆۋەنگە چۈشۈرەلەيدۇ.
B. ئۇلترا يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق گرافىتلاشتۇرۇش
يادرو دەرىجىلىك ۋە ئاۋىئاتسىيە دەرىجىلىك گرافىت قاتارلىق يۇقىرى ساپلىقتىكى قوللىنىشچان ساھەلەردە ئىشلىتىلىدىغان بۇ جەرياندا، مەھسۇلاتلارنىڭ يۈزەكى تېمپېراتۇرىسىنى 3200℃ دىن ئاشۇرۇش ئۈچۈن ئوتتۇرا چاستوتا ئىندۇكسىيەلىك قىزىتىش ياكى پلازما قوس قىزىتىش (مەسىلەن، ئارگون پلازما يادروسىنىڭ تېمپېراتۇرىسى 15000℃ غا يېتىش) قوللىنىلىدۇ؛
- گرافىتلىشىش دەرىجىسى 0.99 دىن ئاشىدۇ، ئارىلاشما مىقدارى ئىنتايىن تۆۋەن (كۈل مىقدارى < 0.01%).
IV. تېمپېراتۇرىنىڭ گرافىتلىنىش ئۈنۈمىگە تەسىرى
A. قارشىلىق ۋە ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقى
گرافىتلىنىش دەرىجىسى ھەر 0.1 ئاشقاندا، قارشىلىق كۈچى %30 تۆۋەنلەيدۇ، ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقى %25 ئاشىدۇ. مەسىلەن، 3000 سېلسىيە گرادۇستا بىر تەرەپ قىلىنغاندىن كېيىن، گرافىتنىڭ قارشىلىق كۈچى دەسلەپكى قىممىتىنىڭ 1/4-1/5 قىسمىغىچە تۆۋەنلىشى مۇمكىن.
B. مېخانىكىلىق خۇسۇسىيەتلەر
يۇقىرى تېمپېراتۇرا گرافىتنىڭ قەۋەت ئارىلىقىنى دېگۈدەك ئىدىئال قىممەتكە (0.3354 نانومېتىر) تۆۋەنلىتىپ، ئىسسىقلىق سوقۇلۇشىغا چىداملىقلىقى ۋە خىمىيىلىك مۇقىملىقىنى (سىزىقلىق كېڭىيىش كوئېففىتسېنتىنىڭ تۆۋەنلىشى %50-80) كۆرۈنەرلىك دەرىجىدە ئاشۇرىدۇ، شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا سىلىقلىق ۋە ئۇپراشقا چىداملىقلىق قوشىدۇ.
C. پاكلىقنى ئاشۇرۇش
3000 سېلسىيە گرادۇستا، تەبىئىي بىرىكمىلەرنىڭ %99.9 ىدىكى خىمىيىلىك باغلىنىشلار پارچىلىنىپ، بۇلغانمىلارنىڭ گاز شەكلىدە قويۇپ بېرىلىشىگە يول قويىدۇ، نەتىجىدە مەھسۇلاتنىڭ ساپلىقى %99.9 ياكى ئۇنىڭدىن يۇقىرى بولىدۇ.
ئېلان قىلىنغان ۋاقىت: 2025-يىلى 9-ئاينىڭ 11-كۈنى