ગ્રાફાઈટાઈઝ્ડ પેટ્રોલિયમ કોકનું માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર (સ્ફટિક માળખું) કેવું હોય છે?

I. સ્ફટિક રચનાની લાક્ષણિકતાઓ

સ્તરીય માળખું: ગ્રાફાઈટાઇઝ્ડ પેટ્રોલિયમ કોકના સ્ફટિક માળખામાં ષટ્કોણ કાર્બન પરમાણુઓના સમતલ નેટવર્કનો સમાવેશ થાય છે. આ સમતલ નેટવર્ક સ્તર દ્વારા સ્તરમાં સ્ટેક કરવામાં આવે છે, જે એક લાક્ષણિક સ્તરીય માળખું બનાવે છે. સ્તરો પ્રમાણમાં નબળા વાન ડેર વાલ્સ બળો દ્વારા જોડાયેલા છે, જે ગ્રેફાઇટને લુબ્રિસિટી અને એનિસોટ્રોપી આપે છે.
જાળીના સ્થિરાંકો: ગ્રાફિટાઇઝેશન ટ્રીટમેન્ટ પછી, પેટ્રોલિયમ કોકના જાળીના સ્થિરાંકો (a₀ અને c₀) કુદરતી ગ્રેફાઇટ જેવા થાય છે, જે તેમના સ્ફટિક માળખામાં ઉચ્ચ સ્તરની સમાનતા દર્શાવે છે. આ માળખાકીય સુવિધા ગ્રાફિટાઇઝ્ડ પેટ્રોલિયમ કોકને ઉત્તમ વિદ્યુત અને થર્મલ વાહકતા પ્રદર્શિત કરવા સક્ષમ બનાવે છે.
માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન પરિમાણો: એક્સ-રે વિવર્તનનો ઉપયોગ કરીને, ગ્રાફિટાઇઝ્ડ પેટ્રોલિયમ કોકમાં માઇક્રોક્રિસ્ટલ્સના ઇન્ટરલેયર સ્પેસિંગ (d₀₀₂), સરેરાશ લેયર વ્યાસ (Lₐ), અને સ્ટેકીંગ ઊંચાઈ (Lc) જેવા પરિમાણોની ગણતરી કરી શકાય છે. આ પરિમાણો માઇક્રોક્રિસ્ટલ્સના કદ અને ગોઠવણીને પ્રતિબિંબિત કરે છે અને ગ્રાફિટાઇઝેશનની ડિગ્રીનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે મહત્વપૂર્ણ સૂચક તરીકે સેવા આપે છે.

II. ગ્રાફિટાઇઝેશન પ્રક્રિયાની અસરો

આકારહીનથી સ્ફટિકીય સ્થિતિમાં સંક્રમણ: ગ્રાફિટાઇઝેશન પહેલાં, પેટ્રોલિયમ કોકનું કાર્બન માળખું આકારહીન હોય છે, જે "લાંબા અંતરના અવ્યવસ્થિત, ટૂંકા અંતરના ક્રમબદ્ધ" સામગ્રી માળખા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. ગ્રાફિટાઇઝેશન ટ્રીટમેન્ટ (સામાન્ય રીતે 2500°C થી 3000°C સુધીના ઊંચા તાપમાને હાથ ધરવામાં આવે છે) દ્વારા, આકારહીન કાર્બન ધીમે ધીમે ક્રમબદ્ધ ત્રિ-પરિમાણીય ગ્રેફાઇટ સ્ફટિક માળખામાં પરિવર્તિત થાય છે.
માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇટ કદમાં વધારો: ગ્રાફિટાઇઝેશન દરમિયાન, કાર્બન જાળીના ટુકડાઓની સરેરાશ જાડાઈ (Lc) અને પહોળાઈ (Lₐ) વધે છે, જ્યારે ઇન્ટરલેયર અંતર (d) ઘટે છે. આના પરિણામે માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇટ કદમાં વધારો થાય છે અને વધુ સંપૂર્ણ સ્ફટિક માળખું બને છે.
પ્રતિકારકતામાં ઘટાડો: જેમ જેમ ગ્રાફિટાઇઝેશનની ડિગ્રી વધે છે, તેમ તેમ ગ્રાફિટાઇઝ્ડ પેટ્રોલિયમ કોકની પ્રતિકારકતા નોંધપાત્ર રીતે ઘટે છે. આનું કારણ એ છે કે, ગ્રાફિટાઇઝેશન દરમિયાન, કાર્બન અણુઓની ગોઠવણી વધુ ક્રમબદ્ધ બને છે, જેનાથી ઇલેક્ટ્રોન સ્તરના સમતલમાં વધુ મુક્તપણે ફરવા દે છે, જેનાથી વિદ્યુત વાહકતા વધે છે.

III. માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને ગુણધર્મો વચ્ચેનો સંબંધ

વિદ્યુત વાહકતા: ગ્રાફિટાઇઝ્ડ પેટ્રોલિયમ કોકનું સ્તરીય સ્ફટિક માળખું ઇલેક્ટ્રોનને સ્તરના વિમાનોમાં મુક્તપણે ફરવા સક્ષમ બનાવે છે, જેના પરિણામે ઉત્તમ વિદ્યુત વાહકતા પ્રાપ્ત થાય છે. આ ગુણધર્મ ગ્રાફિટાઇઝ્ડ પેટ્રોલિયમ કોકને ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી અને વાહક ઉમેરણો જેવા ક્ષેત્રોમાં વ્યાપકપણે લાગુ પડે છે.
થર્મલ વાહકતા: સ્તરોને જોડતા વાન ડેર વાલ્સ બળોને કારણે, સ્તરના સમતલમાં ગરમી ઝડપથી સ્થાનાંતરિત થઈ શકે છે. પરિણામે, ગ્રાફાઈટાઇઝ્ડ પેટ્રોલિયમ કોક પણ સારી થર્મલ વાહકતા દર્શાવે છે, જે તેને ગરમીના વિસર્જન સામગ્રી અને અન્ય એપ્લિકેશનોના ઉત્પાદન માટે યોગ્ય બનાવે છે.
યાંત્રિક ગુણધર્મો: ગ્રાફિટાઇઝ્ડ પેટ્રોલિયમ કોકનું સ્ફટિક માળખું તેને ચોક્કસ યાંત્રિક શક્તિ પ્રદાન કરે છે. જો કે, ધાતુના પદાર્થોની તુલનામાં, તેની સ્તરવાળી રચના નબળા ઇન્ટરલેયર બોન્ડિંગમાં પરિણમે છે, જેના કારણે ફ્લેક્સરલ અને કોમ્પ્રેસિવ શક્તિ પ્રમાણમાં ઓછી થાય છે. આ કામગીરી લાક્ષણિકતા ગ્રાફિટાઇઝ્ડ પેટ્રોલિયમ કોકને એવી પરિસ્થિતિઓમાં એપ્લિકેશન લાભ આપે છે જ્યાં તેને ચોક્કસ દબાણનો સામનો કરવાની જરૂર હોય છે પરંતુ ઉચ્ચ શક્તિની જરૂર હોતી નથી.