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熱傳導(dǎo)是通過導(dǎo)熱載體的運動來實現(xiàn)的。石墨的導(dǎo)熱載體有電子、聲子(晶格振動波)、光子等。石墨的熱導(dǎo)率可表示為各種導(dǎo)熱載體的貢獻(xiàn)的迭加:
vi、li、ci分別為導(dǎo)熱載體i的運動速度、平均自由程和單位體積的比熱容。石墨的各種導(dǎo)熱載體之間又相互作用、相互制約。例如不同頻率的聲子之間互相碰撞、產(chǎn)生散射,聲子與晶界、點陣缺陷和雜質(zhì)之間也產(chǎn)生散射,影響其平均自由程。因此,石墨的熱傳導(dǎo)是一個極為復(fù)雜的物理過程。理論上準(zhǔn)確預(yù)測各種石墨的熱導(dǎo)率數(shù)值及其隨溫度的變化,雖然有過長期的艱苦工作,但僅取得了有限的成績。粗略地說,在常溫和不太高的溫度下(小于2000K),聲子熱導(dǎo)率占壓倒優(yōu)勢,電子及光子的熱導(dǎo)可以忽略不計。在極低溫度下(小于10K)電子熱導(dǎo)才占有一定的分量。光子熱導(dǎo)要在很高的溫度下(2000K以上)才開始出現(xiàn)。材料的肖氏硬度在對石墨的潛意識認(rèn)識中,石墨一般會被認(rèn)為是一種比較軟的材料。石墨的熱導(dǎo)率隨其電導(dǎo)率的增大而升高。
石墨的化學(xué)成分為碳(C)。天然產(chǎn)出的石墨很少是純凈的,常含有雜質(zhì),包括SiO2、Al2O3、MgO、CaO、P2O5、CuO、V2O5、H2O、S、FeO以及H、N、CO2、CH4、NH3等。天然石墨礦物呈鐵黑、鋼灰色,條痕光亮黑色;金屬光澤,隱晶集合體光澤暗淡,不透明;多晶石墨的熱導(dǎo)通過微晶的層面?zhèn)鬟f,因為微晶的λa比λc約大兩個數(shù)量級,c向熱導(dǎo)可忽略而不計,在中等溫度下,微晶的λa主要為兩種散射過程所控制:1。硬度具異向性,垂直解理面為3~5,平行解理面為1~2;質(zhì)軟,密度為2.09~2.23g/cm3,有滑膩感,易污染手指。礦物薄片在透射光下一般不透明,極薄片能透光,呈淡綠灰色,折射率1.93~2.07,在反射光下呈淺棕灰色,反射多色性明顯,Ro灰色帶棕,Re深藍(lán)灰色,反射率Ro23(紅),Re5.5(紅),反射色、雙反射均顯著,非均質(zhì)性強,偏光色為稻草黃色。
石墨屬復(fù)六方雙錐晶類,呈六方板狀晶體,常見單形有平行雙面、六方雙錐、六方柱,但完好晶形少見,一般呈鱗片狀或板狀,集合體呈致密塊狀、土狀或球狀。
高純石墨(又名:鱗片狀高導(dǎo)熱碳粉)具有強度高、抗熱震性好、耐高溫、電阻系數(shù)小、耐腐蝕、易于精密機加工等優(yōu)點,是理想的無機非金屬材料。用于加工制作電加熱元件、結(jié)構(gòu)鑄造模、冶煉高純金屬用坩堝舟皿、單晶爐用加熱器、電火花加工石墨、燒結(jié)模具、電子管陽極、金屬涂鍍、半導(dǎo)體技術(shù)用的石墨坩堝、發(fā)射電子管、閘流管用的石墨陽極、柵極等。選擇了正確的石墨材料和石墨參數(shù),石墨能夠在不添加混粉的情況下達(dá)到接近鏡面光潔度的觸,以及在添加混粉時進(jìn)行鏡面加工。