열분해 흑연 정보

열분해 흑연은 탄화수소 가스를 분해하여 만든 다결정 흑연입니다. 이 인공 화합물은 다음과 유사하게 생겼습니다. 흑연. 그러나 수많은 고유한 특성을 가지고 있습니다. 그 결과 다양한 산업 분야에서 다양한 용도로 사용되고 있습니다. 이 게시물은 열분해 흑연과 그 특성 및 응용 분야에 대한 완전한 지식을 제공합니다. 시작하겠습니다.

열분해 흑연 화합물 개요

열분해 흑연은 탄화수소 가스가 분해되어 생성되는 흑연의 한 형태입니다.

탄화수소 가스의 온도가 진공 분위기에서 분해 단계에 도달하면 고도로 배향된 흑연 층을 형성합니다.

일반 흑연과 다른 점은 결정 구조입니다. 천연 흑연과 달리 탄소 원자가 조직화되어 있습니다. 또한, 그것은 매우 이방성.

그 특징에 대해 알아봅시다.

열분해 흑연의 특성/특성

열분해 흑연은 다양한 특성을 가지고 있습니다. 다음과 같은 특성으로 인해 이 흑연은 다양한 산업 분야에서 활용되고 있습니다.

높은 열 전도성

열분해 흑연은 강력한 공유 결합으로 인해 평면 내 열전도율이 높은 것으로 유명합니다.

실온에서 최대 2000W/m-K까지 도달할 수 있습니다. 이러한 품질 덕분에 이 소재는 히트 스프레더 및 방열판과 같은 제품에 이상적입니다.

높은 전기 전도성

열분해 흑연은 이방성이며 층상 구조가 특징입니다. 그 결과 우수한 전기 흐름을 지원합니다. 이 흑연의 전자는 결합된 탄소 원자를 따라 쉽게 이동합니다.

고온 내성

열분해 흑연은 극도로 높은 온도를 견딜 수 있습니다. 열역학적으로 안정적인 탄소입니다. 그 결과 고온에서도 화학 구조를 유지합니다. 이 화합물은 산화되지 않는 대기의 3500°C 온도에서도 잘 작동합니다.

화학적 안정성

열분해 흑연은 화학적으로 불활성입니다. 상온에서 대부분의 산, 알칼리 및 용매에 반응하지 않습니다. 광범위한 화학적 공격에 저항할 수 있습니다. 따라서 원자력 엔지니어들은 원자로에 열분해 흑연을 사용합니다.

기계적 강도

열분해 흑연은 무게는 가볍지만 기계적 강도는 상당히 높습니다. 평면 내 인장 강도는 20~40MPa입니다.

마찰 계수

열분해 흑연은 특히 무급유 조건에서 마찰 계수가 무시할 수 있을 정도로 낮습니다. 따라서 개인은 마찰 감소가 중요한 애플리케이션에서 흑연을 사용합니다.

씰링, 베어링 및 다양한 슬라이딩 구성 요소에 사용되는 것을 확인할 수 있습니다.

열분해 흑연은 어떻게 만들어지나요?

열분해 흑연은 화학 기상 증착 공정을 통해 만들어집니다. 엔지니어는 극한의 온도에서 탄소 원자를 기판 위에 얇은 층으로 증착합니다.

전체 프로세스를 단계별로 알아보세요.

탄화수소 소스 선택

먼저 제조업체는 열분해 흑연을 만들기 위해 탄소 함유 가스를 선택합니다. 이 가스는 메탄, 아세틸렌, 프로판일 수 있습니다. 이 가스는 흑연 구조를 만드는 탄소 공급원 역할을 합니다.

기판의 형성

가스를 선택했다면 이제 적합한 기질을 찾아야 합니다. 일반적으로 제조업체는 기질로 흑연을 선호합니다. 결국 고온을 견딜 수 있기 때문입니다. 기판은 탄소 원자가 흑연 구조에 정착할 수 있도록 합니다.

CVD(화학 기상 증착) 공정

탄화수소 가스는 용광로로 방출됩니다. 용광로의 온도는 200~300°C입니다.

이 극한의 온도는 가스를 탄소와 수소 성분으로 분해합니다. 수소는 폐기물로 방출되고 탄소 원자는 기판 표면에 축적됩니다.

입금

탄소 원자의 증착은 제어된 압력으로 인해 얇은 층에서 일어납니다. 이러한 탄소 원자 층은 열분해 흑연의 질서 정연한 구조를 만듭니다.

원자가 층으로 잘 정렬되어 있기 때문에 열분해 흑연은 이방성이 됩니다.

냉각

탄소 원자를 층별로 증착한 다음 냉각 과정을 거칩니다.

이제 제조업체는 용광로에서 흑연을 추출하여 원하는 모양으로 만들 수 있습니다.

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전체 제조 공정은 엄격한 품질 관리를 거칩니다. 열분해 흑연이 필요한 전기적 및 열적 특성을 갖출 수 있도록 보장합니다.

애플리케이션 

원자로

전 세계 발전 및 원자력 에너지 회사는 원자로 설계에서 열분해 흑연을 중재재로 사용합니다.

그리고 AGR 영국의 매녹스 가스 냉각 원자로가 그 완벽한 예입니다.

열분해 흑연은 이방성 탄소 형태이므로 HTGR(고온 가스 냉각 원자로) 및 고속 원자로에 사용됩니다. 흑연은 열충격과 화학물질에 대한 저항성이 뛰어나 원자력 산업에 적합합니다.

흑연은 중재자로서 핵분열 반응 중에 중성자의 속도를 늦춰 원자로가 완벽하게 작동하도록 돕습니다.

원자력 엔지니어는 열분해 흑연을 사용하여 구조용 재료를 만들기도 합니다. 흑연은 핵연료 입자를 코팅합니다.

가스 냉각 원자로에서 연료는 삼구조 등방성 입자로 캡슐화됩니다. 이 흑연 코팅은 연료를 보호합니다.

또한 흑연은 장벽 역할을 하며 방사성 물질로부터 원자로를 보호합니다. 이 흑연은 1,000°C가 넘는 온도에서도 구조적 무결성을 잃지 않습니다.

배터리

배터리 제조업체는 열분해 흑연을 다양한 방식으로 사용합니다. 최신 배터리 기술에서 큰 역할을 합니다. 

리튬 이온 배터리는 전기 전도성과 열 안정성이 뛰어나기 때문에 이 흑연을 사용합니다.

이 배터리는 충전 및 방전 주기 동안 이 흑연을 리튬 이온의 숙주로 사용합니다.

또한 제조업체는 이 흑연을 충전식 리튬 배터리의 음극으로 사용합니다.

열분해 흑연의 층상 구조는 리튬 이온이 층과 층 사이를 이동할 수 있게 합니다. 그 결과 에너지 저장을 위한 가역적인 메커니즘이 만들어집니다.

다른 음극 소재와 달리 이 흑연 형태는 고온과 화학 반응을 견딜 수 있습니다. 극한의 조건에서 배터리가 작동하는 데 도움이 됩니다. 이러한 배터리는 전기차와 항공우주 분야에서 흔히 사용됩니다.

연료 전지 기술

연료 전지 기술에서 중요한 역할을 하고 있습니다. 열분해 흑연 시트가 그 좋은 예입니다.

연료 전지의 이 시트는 온도를 유지하고 폐열을 발산합니다. 고온의 고체 산화물 연료 전지는 열 관리를 위해 이 흑연에 의존합니다.

그래핀 트랜지스터

그래핀 트랜지스터는 무선 통신 장치, 전자 섬유, 레이더 시스템, 폴더블 스마트폰 등에 사용되는 나노 크기의 소자입니다.

트랜지스터는 그래핀을 반도체 재료로 사용합니다. 열분해 흑연은 그래핀을 만드는 데 중요한 역할을 합니다. 그래핀 생산의 전구체 재료 역할을 합니다.

흑연은 또한 그래핀 트랜지스터의 효율적인 열 관리를 보장합니다.

로켓 노즐

로켓 과학자들은 열분해 흑연을 로켓 노즐에 사용하는데, 그 이유는 구조적 무결성과 열적 특성이 뛰어나기 때문입니다.

열분해 흑연으로 코팅된 로켓의 목과 챔버는 3,000°C가 넘는 온도에서도 견딜 수 있습니다. 또한 이 흑연은 노즐에서 배출되는 뜨거운 가스에 의해 침식되지 않습니다.

공군 로켓 추진 연구소에서도 1974년 로켓에 열분해 흑연으로 코팅된 인서트를 사용했습니다.

의료 진단 도구

또한 수많은 진단 장비에 열분해 흑연이 사용되는 것을 확인할 수 있습니다.

MRI 기계의 불균일성 필드를 최소화합니다. 따라서 자기장의 선명도와 디테일이 자연스럽게 향상됩니다.

생체 적합성 때문에 흑연 화합물은 심박 조율기 부품에도 사용됩니다.

열분해 흑연은 신체 조직 및 체액과 반응하지 않습니다. 따라서 합병증에 대해 걱정할 필요가 없습니다.

전기화학 센서는 콜레스테롤과 포도당을 측정하는 데 도움이 됩니다. 이러한 센서에도 열분해 흑연이 사용된다는 사실을 알고 계셨나요?

이 흑연 형태는 전도성이 높은 표면을 특징으로 합니다. 따라서 능숙한 전자 전달을 보장하고 항상 신뢰할 수 있는 판독값을 제공합니다.

또한 부식 방지 기능은 전기화학 센서가 다양한 생물학적 환경을 견딜 수 있도록 도와줍니다.

전기 화학

열분해 흑연은 화학적 안정성과 전기 전도성이 뛰어나 다양한 전기화학 응용 분야에 적합합니다. 커패시터 및 배터리와 같은 다양한 전기화학 전지의 전극 재료로 사용됩니다.

이 흑연은 전극과 분석 물질 사이의 전자의 빠른 이동을 지원합니다. 그 결과 신경 전달 물질을 감지하는 데 도움이 됩니다.

X-선 튜브

X-선 튜브는 산업 검사 및 의료 영상 촬영에 사용됩니다. 이 튜브는 열분해 흑연을 표적 양극 지지 재료로 사용합니다. 양극은 가속된 전자의 운동 에너지를 엑스레이로 전환하는 것을 목표로 합니다.

이 과정에서 양극이 과열될 수 있습니다. 다행히 열분해 흑연의 높은 열전도율은 엑스레이 생산 중에 발생하는 열을 분산시킵니다. 따라서 튜브의 수명이 늘어납니다.

레이저 조명

여러 회사에서 레이저 조명 시스템에 열분해 흑연을 사용하고 있습니다. 이 화합물은 독특한 광학 및 열 특성을 가지고 있어 강렬한 레이저 빔을 견딜 수 있습니다.

In 2012일본의 한 연구 그룹은 열분해 흑연이 레이저 빛에 반응한다는 사실을 입증했습니다. 또한 이 화합물은 전계 경사 방향으로 이동하여 자연광에 반응한다는 사실도 조사했습니다.

레이저 빔 덤프는 이 흑연을 사용하여 레이저 에너지를 흡수하고 열을 빠르게 방출합니다. 이 장치는 레이저 빔의 과도한 에너지를 흡수하는 데 사용됩니다.

레이저 조각 시스템도 열분해 흑연을 기판으로 사용합니다. 이 흑연은 레이저 제거에 강하기 때문에 정밀한 레이저 마킹과 절단을 보장합니다.

이 외에도 강력한 레이저 설정에서 열분해 흑연 미러를 사용하는 것을 볼 수 있습니다. 이 거울은 고온의 영향을 받지 않고 레이저 빔을 반사합니다.

결론

열분해 흑연에 대한 심층 가이드입니다. 모든 것을 종합적으로 고려할 때 흑연은 다용도 소재라고 말할 수 있습니다. 이방성 전기적 특성, 열 전도성 및 고온 저항성으로 인해 다양한 응용 분야에 이상적입니다. 

산업마다 다르게 사용되고 있습니다. 앞으로 몇 년 안에 다양한 현대 기술과 혁신에 활용될 수 있습니다.

이 종합 가이드가 열분해 흑연에 대한 충분한 정보를 제공하기를 바랍니다.