Φύλλο γραφίτη

Τι είναι το φύλλο γραφίτη;

Το φύλλο γραφίτη είναι ένα σύνθετο υλικό, το κύριο συστατικό του είναι ο γραφίτης, που χρησιμοποιείται κυρίως για θερμική διαχείριση. Έχει εξαιρετική θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα. Εν τω μεταξύ, έχει εξαιρετική ευελιξία και ελαφρύ βάρος. Τα περισσότερα φύλλα γραφίτη χωρίζονται σε φυσικό γραφίτη και συνθετικό γραφίτη.

Τύπος φύλλων γραφίτη

Υπάρχουν τόσοι πολλοί διαφορετικοί τύποι φύλλων γραφίτη και διαφορετικές κατηγορίες για διαφορετικό τομέα :

 Φύλλο συνθετικού γραφίτη: από αυξημένη θερμοκρασία γραφιτοποίηση διαδικασία, διαθέτει εξαιρετικά καθαρή και σταθερή ποιότητα. Αυτό καθιστά το φύλλο συνθετικού γραφίτη ιδιαίτερα κατάλληλο για τον ηλεκτρονικό τομέα, επειδή η αξιόπιστη θερμική αγωγιμότητα και η χαμηλή περιεκτικότητα σε προσμίξεις είναι ο σημαντικότερος παράγοντας σε αυτόν τον τομέα.

 Ενισχυμένο φύλλο γραφίτη: Αυτά τα φύλλα προσθέτουν περισσότερα υλικά, όπως ανοξείδωτο χάλυβα ή μεταλλικό πλέγμα, σε σχέση με τα υπόλοιπα για να ενισχύσουν τη μηχανική αντοχή και την απόδοση σε συμπίεση. Τα ενισχυμένα φύλλα γραφίτη χρησιμοποιούνται γενικά σε περιβάλλοντα υψηλής μηχανικής καταπόνησης, τα οποία χρειάζονται μεγαλύτερη ευελιξία και αντοχή με εφαρμογές στεγανοποίησης.

 Εύκαμπτο φύλλο γραφίτη: Όπως υποδηλώνει και το όνομά του, το εύκαμπτο φύλλο γραφίτη είναι εξαιρετικά εύκαμπτο ώστε να προσαρμόζεται σε διάφορα σχήματα και επιφάνειες, ώστε να είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικό σε παρεμβύσματα και σφραγίδες. Χρησιμοποιείται ευρέως σε ακανόνιστες επιφάνειες ή κενά, επειδή μπορούν να εξασφαλίσουν αποτελεσματικά τη στεγανοποίηση και τη θερμική διαχείριση.

 Φύλλο πυρολυτικού γραφίτη: Κατασκευάζεται με χημική εναπόθεση ατμών (CVD), που σημαίνει ότι το φύλλο πυρολυτικού γραφίτη διαθέτει εξαιρετικά διατεταγμένες δομές και εξαιρετικά υψηλή θερμική αγωγιμότητα. Λόγω της υψηλής θερμικής αγωγιμότητας και της καθαρότητας, χρησιμοποιείται συνήθως σε εφαρμογές υψηλής ποιότητας, για να επιδείξει τις εξαιρετικές επιδόσεις του.

Φύλλα καθαρού γραφίτη: Κατασκευάζεται από καθαρό γραφίτη χωρίς πληρωτικά ή συνδετικά υλικά. Λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων του, τα φύλλα καθαρού γραφίτη χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές με υψηλή καθαρότητα, όπως εργαστήρια και ευαίσθητες ηλεκτρονικές συσκευές που χρειάζονται υλικά χωρίς μολυσματικές ουσίες.

Φύλλο φύλλου γραφίτη: με την επεξεργασία του διογκωμένου γραφίτη, σε λεπτότερο και πιο εύκαμπτο φύλλο, γενικά, που χρησιμοποιείται ως φλάντζες υψηλής θερμοκρασίας ή θερμικό φράγμα, τα οποία πεδία με υψηλές απαιτήσεις για αυξημένη θερμοκρασία.

Διαδικασία παραγωγής

Υπάρχουν δύο κύριες μέθοδοι για την κατασκευή γραφίτη, οι μηχανικές και οι χημικές διεργασίες. Εξαρτάται από τους απαιτούμενους τύπους και τις ανάγκες της εφαρμογής:

Μηχανική επεξεργασία: με ειδική μηχανή συμπιέζεται ο διογκωμένος γραφίτης για να σχηματιστούν φύλλα συγκεκριμένου πάχους και πυκνότητας. Η μηχανική επεξεργασία χρησιμοποιείται συνήθως για την παραγωγή εύκαμπτων φύλλων γραφίτη, ώστε να διατηρείται η φυσική στρωματοποιημένη δομή του γραφίτη και να διατηρείται η ευελιξία.

Χημική επεξεργασία: με αυτόν τον τρόπο, ιδίως με χημική εναπόθεση ατμών (CVD), για την παραγωγή φύλλου πυρολυτικού γραφίτη. Σε αυτή τη διαδικασία, τα άτομα άνθρακα θα εναποτίθενται στρώμα προς στρώμα, για να σχηματίσουν μια εξαιρετικά διατεταγμένη δομή. Έτσι μπορεί να παρέχει εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα και καθαρότητα.

Ιδιότητες

Φυσικές ιδιότητες:

Μορφολογία και δομή: Τα φύλλα γραφίτη έχουν στρωματοποιημένη δομή, δηλαδή ισχυρούς ατομικούς δεσμούς εντός των στρωμάτων και ασθενέστερες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των στρωμάτων. Αυτή η δομή καθιστά τον γραφίτη ευέλικτο, επειδή κάθε στρώμα μπορεί να ολισθαίνει, με αποτέλεσμα το υλικό να διαμορφώνεται και να προσαρμόζεται στις επιφάνειες.

Θερμική αγωγιμότητα: Γενικά, μεταξύ 300 και 1500 W/mk, επιτρέποντας την αποτελεσματική μεταφορά θερμότητας. Αυτή η ιδιότητα παίζει σημαντικό ρόλο σε ηλεκτρονικές εφαρμογές όπου η θερμότητα πρέπει να διαχέεται γρήγορα.

Ηλεκτρική αγωγιμότητα: Λόγω των ελεύθερων ηλεκτρονίων στη δομή του γραφίτη, τα φύλλα γραφίτη διαθέτουν απίστευτη ηλεκτρική αγωγιμότητα. Σε ορισμένες ειδικές εφαρμογές, όπως θερμική αγωγιμότητα και την ηλεκτρική αγωγιμότητα, η ιδιότητα αυτή είναι πολύ ευθυγραμμισμένη.

Επεξεργασία: τα φύλλα γραφίτη μπορούν να κοπούν, να διαμορφωθούν και να πλαστικοποιηθούν εύκολα και το πάχος τους μπορεί να κυμαίνεται από 0,05 έως 1. m. Αυτή η δυνατότητα επεξεργασίας είναι απαραίτητη στις βιομηχανίες ηλεκτρονικών και αυτοκινήτων όπου απαιτείται ακριβής συναρμολόγηση.

Χημική ιδιότητα:

Θερμική σταθερότητα: Τα φύλλα γραφίτη μπορούν να διατηρήσουν τη δομική ακεραιότητα σε υψηλές θερμοκρασίες. Διαφορετικά, σε περιβάλλον χωρίς οξυγόνο, η θερμική σταθερότητα των φύλλων γραφίτη μπορεί να φτάσει τους 400 βαθμούς Κελσίου, καθιστώντας τα πολύ κατάλληλα για εφαρμογές υψηλής θερμοκρασίας.

Χημική σταθερότητα: τα φύλλα γραφίτη είναι ανθεκτικά στις περισσότερες χημικές ουσίες, όπως τα οξέα και οι βάσεις. Μπορεί να διασφαλίσει την ανθεκτικότητα των φύλλων γραφίτη σε διαβρωτικά περιβάλλοντα, επιπλέον, παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής τους.

Άλλες χημικές ιδιότητες: τα φύλλα γραφίτη έχουν χαμηλή διαπερατότητα σε αέρια και υγρά, γεγονός που τα καθιστά αποτελεσματικά σε βιομηχανικές εφαρμογές ως σφραγίδες και παρεμβύσματα.

Εφαρμογές

Λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων τους, τα φύλλα γραφίτη έχουν ευρύ φάσμα εφαρμογών. Υπάρχουν έξι κοινές εφαρμογές:

Ηλεκτρονικά προϊόντα: τα φύλλα γραφίτη χρησιμοποιούνται ευρέως στη θερμική διαχείριση των smartphone, των tablet και των φορητών υπολογιστών. Με την αποτελεσματική διεξαγωγή και απαγωγή της θερμότητας, μπορεί να βοηθήσει και να αποτρέψει την υπερθέρμανση των συσκευών, ενισχύοντας έτσι την απόδοση και παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής.

Αυτοκίνηση: στα σύγχρονα οχήματα, τα ηλεκτρικά οχήματα, τα φύλλα γραφίτη χρησιμοποιούνται για τη θερμική διαχείριση σε συστοιχίες μπαταριών και ηλεκτρονικές μονάδες. Μπορεί να ενισχύσει την απόδοση και την ασφάλεια της μπαταρίας με την αποτελεσματική θερμική διαχείριση. Αυτό είναι πραγματικά σημαντικό για την ανάπτυξη ηλεκτρικών και υβριδικών οχημάτων.

Αεροδιαστημική: Τα φύλλα γραφίτη παρέχουν θερμική προστασία για διαστημόπλοια, δορυφόρους και αεροσκάφη στον τομέα της αεροδιαστημικής. Λόγω της υψηλής θερμικής σταθερότητας και των ελαφρών χαρακτηριστικών του, ταιριάζει πραγματικά για κρίσιμα αεροδιαστημικά εξαρτήματα που έχουν αυστηρές απαιτήσεις για αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες.

Βιομηχανικά μηχανήματα: Φύλλα γραφίτη που χρησιμοποιούνται πάντα σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής πίεσης ως παρεμβύσματα και σφραγίδες. Στον συγκεκριμένο τομέα, όπου η ανθεκτικότητα και η αξιοπιστία παίζουν σημαντικό ρόλο. Χρησιμοποιείται συνήθως, για παράδειγμα, στη χημική επεξεργασία, στην παραγωγή ενέργειας και σε άλλα βιομηχανικά μηχανήματα.

Φωτισμός LED: στα συστήματα LED, χρησιμοποιούνται για την απαγωγή θερμότητας, προκειμένου να βοηθήσουν το μηχάνημα να διατηρήσει τις βέλτιστες συνθήκες λειτουργίας και να επεκτείνει τη διάρκεια ζωής του.

Ιατρικός εξοπλισμός: στον ιατρικό εξοπλισμό, ο οποίος απαιτεί ακριβή θερμική διαχείριση, τα φύλλα γραφίτη είναι επίσης αναντικατάστατα. Για παράδειγμα, εξοπλισμός απεικόνισης και άλλες διαγνωστικές συσκευές ευαίσθητης θερμοκρασίας. Μπορεί να διατηρήσει τη θερμοκρασία σταθερή για να διασφαλίσει την αξιοπιστία και την απόδοση της συσκευής.