Foglio di grafite

Che cos'è il foglio di grafite?

Il foglio di grafite è un materiale composito, il cui componente principale è la grafite, utilizzato principalmente per la gestione termica. Ha un'eccellente conducibilità termica ed elettrica. Inoltre, ha un'eccezionale flessibilità e leggerezza. La maggior parte dei fogli di grafite si divide in grafite naturale e grafite sintetica.

Tipo di fogli di grafite

Esistono tanti tipi diversi di fogli di grafite e diverse categorie per i vari settori:

 Foglio di grafite sintetica: realizzati a temperatura elevata grafitizzazione e il processo di produzione della grafite sintetica, possiede una qualità altamente pura e costante. Ciò rende il foglio di grafite sintetica particolarmente adatto al settore elettronico, poiché la conducibilità termica affidabile e il basso contenuto di impurità sono i fattori più significativi in questo campo.

 Foglio di grafite rinforzata: Questi fogli aggiungono più materiali, come l'acciaio inossidabile o la rete metallica, rispetto agli altri per aumentare la resistenza meccanica e le prestazioni di compressione. Le lastre di grafite rinforzata sono utilizzate in generale in ambienti ad alta sollecitazione meccanica, che necessitano di maggiore flessibilità e resistenza nelle applicazioni di tenuta.

 Foglio di grafite flessibile: Come suggerisce il nome, il foglio di grafite flessibile è estremamente flessibile per adattarsi a varie forme e superfici, per cui è molto efficace nelle guarnizioni e nei sigilli. È ampiamente utilizzato su superfici irregolari o spazi vuoti, perché può garantire efficacemente la tenuta e la gestione termica.

 Foglio di grafite pirolitica: Realizzato mediante deposizione chimica da vapore (CVD), il foglio di grafite pirolitica possiede strutture altamente ordinate e un'estrema conduttività termica. Grazie all'elevata conduttività termica e alla purezza, viene comunemente utilizzata in applicazioni di alto livello, per mostrare le sue eccellenti prestazioni.

Fogli di grafite pura: Si tratta di grafite pura, priva di riempitivi o leganti. Grazie alle sue proprietà uniche, i fogli di grafite pura sono utilizzati in applicazioni ad alta purezza, come laboratori e dispositivi elettronici sensibili che necessitano di materiali privi di contaminanti.

Foglio di grafite: dalla lavorazione della grafite espansa, a fogli più sottili e flessibili, in generale, utilizzati come guarnizioni ad alta temperatura o barriera termica che campi con elevati requisiti di temperatura elevata.

Processo di produzione

Esistono due metodi principali per la produzione di grafite, i processi meccanici e chimici. Dipende dai tipi richiesti e dalle esigenze applicative:

Lavorazione meccanica: con una macchina specifica si comprime la grafite espansa per formare fogli di spessore e densità specifici. La lavorazione meccanica è comunemente utilizzata per produrre fogli di grafite flessibile, per mantenere la naturale struttura stratificata della grafite e conservare la flessibilità.

Trattamento chimico: in questo modo, soprattutto con la deposizione di vapore chimico (CVD), si produce il foglio di grafite pirolitica. In questo processo, gli atomi di carbonio si depositano strato per strato, formando una struttura altamente ordinata. In questo modo è in grado di fornire un'eccellente conduttività termica e purezza.

Proprietà

Proprietà fisiche:

Morfologia e struttura: I fogli di grafite possiedono strutture stratificate, il che significa forti legami atomici all'interno degli strati e interazioni più deboli tra gli strati. Questa struttura rende la grafite flessibile, perché ogni strato può scorrere, rendendo il materiale modellabile e conforme alle superfici.

Conducibilità termica: Le lastre di grafite hanno un'elevata conducibilità termica, in genere compresa tra 300 e 1500 W/mk, che consente un efficiente trasferimento di calore. Questa proprietà gioca un ruolo importante nelle applicazioni elettroniche in cui il calore deve essere dissipato rapidamente.

Conducibilità elettrica: Grazie agli elettroni liberi presenti nella struttura della grafite, i fogli di grafite possiedono un'incredibile conduttività elettrica. In alcune applicazioni speciali, come conduttività termica e conduttività elettrica, questa proprietà è molto allineata.

Lavorabilità: i fogli di grafite possono essere tagliati, sagomati e laminati facilmente e lo spessore può variare da 0,05 a 1 m. Questa lavorabilità è necessaria nell'industria elettronica e automobilistica, dove è richiesto un assemblaggio preciso.

Proprietà chimica:

Stabilità termica: I fogli di grafite sono in grado di mantenere l'integrità della struttura a temperature elevate. In un ambiente privo di ossigeno, la stabilità termica dei fogli di grafite può raggiungere i 400 gradi Celsius, rendendoli molto adatti alle applicazioni ad alta temperatura.

Stabilità chimica: i fogli di grafite sono resistenti alla maggior parte delle sostanze chimiche, come acidi e basi. Può garantire la durata delle lastre di grafite in ambienti corrosivi, prolungandone inoltre la vita.

Altre proprietà chimiche: i fogli di grafite hanno una bassa permeabilità ai gas e ai liquidi, che li rende efficaci nelle applicazioni industriali come guarnizioni.

Applicazioni

Grazie alle sue proprietà uniche, i fogli di grafite hanno un'ampia gamma di applicazioni. Le applicazioni più comuni sono sei:

Prodotti elettronici: i fogli di grafite sono ampiamente utilizzati nella gestione termica di smartphone, tablet e laptop. Conducendo e dissipando efficacemente il calore, possono aiutare e prevenire il surriscaldamento dei dispositivi, migliorandone le prestazioni e prolungandone la durata.

Automotive: nei veicoli contemporanei, i veicoli elettrici, i fogli di grafite sono utilizzati per la gestione termica dei pacchi batteria e dei moduli elettronici. Possono migliorare le prestazioni e la sicurezza delle batterie grazie a un'efficace gestione termica. Questo aspetto è molto importante per lo sviluppo di veicoli elettrici e ibridi.

Aerospaziale: Le lastre di grafite forniscono protezione termica a veicoli spaziali, satelliti e aerei nel settore aerospaziale. Grazie alla sua elevata stabilità termica e alle sue caratteristiche di leggerezza, è particolarmente indicata per i componenti aerospaziali critici che hanno requisiti rigorosi di resistenza alle alte temperature.

Macchinari industriali: Le lastre di grafite sono sempre utilizzate in ambienti ad alta temperatura e ad alta pressione come guarnizioni e tenute. In questo particolare settore, dove la durata e l'affidabilità giocano un ruolo importante. Sono comunemente utilizzate, ad esempio, nei processi chimici, nella produzione di energia e in altri macchinari industriali.

Illuminazione a LED: nei sistemi a LED, vengono utilizzati per la dissipazione del calore, al fine di aiutare la macchina a mantenere condizioni operative ottimali e una maggiore durata.

Apparecchiature mediche: nelle apparecchiature mediche, che richiedono una gestione termica precisa, i fogli di grafite sono insostituibili. Ad esempio, le apparecchiature di imaging e altri dispositivi diagnostici a temperatura sensibile. Possono mantenere la temperatura stabile per garantire l'affidabilità e le prestazioni del dispositivo.