નવા ગ્રેફાઇટ ઇલેક્ટ્રોડ મટિરિયલ્સ (જેમ કે કાર્બન ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ ગ્રેફાઇટ અને આઇસોસ્ટેટિક ગ્રેફાઇટ) ના પ્રગતિશીલ ગુણધર્મો શું છે?

નવીન ગ્રેફાઇટ ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રીએ યાંત્રિક ગુણધર્મો, થર્મલ ગુણધર્મો, રાસાયણિક સ્થિરતા અને પ્રક્રિયાક્ષમતામાં પ્રગતિશીલ સુધારાઓ હાંસલ કર્યા છે. કાર્બન ફાઇબર-રિઇનફોર્સ્ડ ગ્રેફાઇટ અને આઇસોસ્ટેટિક ગ્રેફાઇટ દ્વારા રજૂ કરાયેલ, તેમના મુખ્ય પ્રદર્શન સફળતાઓ અને એપ્લિકેશન મૂલ્યો નીચે મુજબ છે:

I. કાર્બન ફાઇબર-રિઇનફોર્સ્ડ ગ્રેફાઇટ: યાંત્રિક ગુણધર્મોમાં ક્રાંતિકારી વૃદ્ધિ

૧. સ્ટ્રેન્થ અને મોડ્યુલસ સર્જ
PAN કાર્બન ફાઇબરમાં થોડી માત્રામાં ગ્રાફીન (0.075 wt%) દાખલ કરવાથી, તેમની તાણ શક્તિ 1916 MPa સુધી પહોંચે છે, અને યંગનું મોડ્યુલસ 233 GPa સુધી પહોંચે છે, જે શુદ્ધ PAN કાર્બન ફાઇબરની તુલનામાં અનુક્રમે 225% અને 184% નો વધારો દર્શાવે છે. આ સફળતા ગ્રાફીન દ્વારા કાર્બન ફાઇબર માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરના ઑપ્ટિમાઇઝેશનથી ઉદ્ભવે છે:

• છિદ્રાળુતામાં ઘટાડો: ગ્રાફીન ઉમેરવાથી તંતુઓની અંદરના છિદ્રો અને ખાલી જગ્યાઓનું કદ નોંધપાત્ર રીતે ઘટે છે, ઉચ્ચ સાંદ્રતા (0.1 wt%) પર અક્ષીય સૂક્ષ્મ છિદ્રો લગભગ દૂર થાય છે, જેનાથી તાણ સાંદ્રતા બિંદુઓ ઘટે છે.
• ક્રમબદ્ધ ગ્રેફાઇટ માળખું: રમન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી દર્શાવે છે કે ગ્રાફીન નેનોશીટ્સ PAN કાર્બોનાઇઝેશન દરમિયાન રચાયેલા ગ્રેફાઇટ માળખાથી ઘેરાયેલા છે, જેના પરિણામે ઓછી ખામીઓ અને સુધારેલ સ્ફટિક દિશા સાથે વધુ સંપૂર્ણ ગ્રેફાઇટ જાળી બને છે.

2. વિસ્તૃત એપ્લિકેશન દૃશ્યો

• એરોસ્પેસ: કાર્બન ફાઇબર-રિઇનફોર્સ્ડ ગ્રેફાઇટ કમ્પોઝિટ, જેની ઘનતા એલ્યુમિનિયમ એલોય કરતા માત્ર 60% છે અને એક જ ટુકડા તરીકે મોલ્ડ કરવાની ક્ષમતા (ફાસ્ટનરનો ઉપયોગ ઘટાડે છે), તેનો વ્યાપકપણે વિમાન માળખાકીય ઘટકોમાં ઉપયોગ થાય છે (દા.ત., બોઇંગ B-787 માં 50% સંયુક્ત સામગ્રીનો ઉપયોગ), લોન્ચ વાહન બોડી અને ઉપગ્રહ ભાગો.
• ઉચ્ચ કક્ષાનું ઉત્પાદન: તેમનો એબ્લેશન પ્રતિકાર તેમને રોકેટ એન્જિન નોઝલ, પરમાણુ રિએક્ટર કોર સ્ટ્રક્ચર અને અન્ય આત્યંતિક વાતાવરણ માટે મહત્વપૂર્ણ બનાવે છે.

II. આઇસોસ્ટેટિક ગ્રેફાઇટ: બહુવિધ ગુણધર્મોમાં વ્યાપક સફળતાઓ

1. યાંત્રિક ગુણધર્મો: પરંપરાગત સ્ટીલ્સને વટાવીને

• ઉચ્ચ શક્તિ અને આઇસોટ્રોપી: આઇસોસ્ટેટિક પ્રેસિંગ દ્વારા, તેની તાણ શક્તિ 1000 MPa (સામાન્ય સ્ટીલ્સ કરતા ઘણી વધારે) કરતાં વધી જાય છે, જેનો આઇસોટ્રોપી ગુણોત્તર 1.0-1.1 છે, જે પરંપરાગત ગ્રેફાઇટના એનિસોટ્રોપિક ખામીઓને દૂર કરે છે.
• ઉચ્ચ ઘનતા અને ઘસારો પ્રતિકાર: 1.95 g/cm³ ની બલ્ક ઘનતા, 80 MPa થી વધુની ફ્લેક્સરલ શક્તિ અને 200-260 MPa સુધીની સંકુચિત શક્તિ સાથે, તે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન બ્રેક પેડ્સ, સીલ અને બેરિંગ્સના ઉત્પાદન માટે યોગ્ય છે.

2. થર્મલ ગુણધર્મો: ભારે પરિસ્થિતિઓમાં સ્થિરતા

• ઉચ્ચ-તાપમાન પ્રતિકાર અને થર્મલ આંચકા પ્રતિકાર: નિષ્ક્રિય વાતાવરણમાં, તેની યાંત્રિક શક્તિ 2500°C પર ટોચ પર હોય છે, જેનો ગલનબિંદુ 3650°C અને ઉત્કલનબિંદુ 4827°C હોય છે. તેનો થર્મલ વિસ્તરણનો ઓછો ગુણાંક પરિમાણીય ફેરફારોને ઓછો કરે છે, જે તેને રોકેટ ઇગ્નીશન ઇલેક્ટ્રોડ, નોઝલ અને અન્ય ઉચ્ચ-તાપમાન ઘટકો માટે આદર્શ બનાવે છે.
• ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા: તેની ઉત્તમ થર્મલ વાહકતા ઝડપી ગરમીનું વિસર્જન સક્ષમ બનાવે છે, જે CZ-પ્રકારના સિંગલ-ક્રિસ્ટલ ડાયરેક્ટ-પુલ ફર્નેસ થર્મલ ફિલ્ડ ઘટકો (ક્રુસિબલ્સ, હીટર) જેવા સાધનોની કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરે છે.

3. રાસાયણિક સ્થિરતા: કાટ પ્રતિકાર અને ઓક્સિડેશન પ્રતિકાર
તે મજબૂત એસિડ, આલ્કલી અને કાર્બનિક દ્રાવકોમાં સ્થિર રહે છે, પીગળેલી ધાતુઓ અને કાચમાંથી ધોવાણનો પ્રતિકાર કરે છે, જે તેને રાસાયણિક કન્ટેનર, પરમાણુ રિએક્ટર કોર સ્ટ્રક્ચર્સ અને અન્ય કાટ લાગતા વાતાવરણ માટે યોગ્ય બનાવે છે.

4. પ્રક્રિયાક્ષમતા: સુગમતા અને ચોકસાઇ
ઇલેક્ટ્રિકલ ડિસ્ચાર્જ મશીનિંગ માટે ઇલેક્ટ્રોડ અને સતત મેટલ કાસ્ટિંગ માટે ગ્રેફાઇટ મોલ્ડ જેવી જટિલ ડિઝાઇન આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરવા માટે તેને કોઈપણ આકારમાં મશીન કરી શકાય છે.

III. નવીન ગ્રેફાઇટ ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રીનું ઔદ્યોગિકીકરણ અને ભવિષ્યની દિશાઓ

૧. ઔદ્યોગિકીકરણ પ્રગતિ

• આઇસોસ્ટેટિક ગ્રેફાઇટ: તેનો વૈશ્વિક બજાર હિસ્સો સતત વધી રહ્યો છે, ઇન્ડોનેશિયા અને મોરોક્કોમાં ક્ષમતા વિસ્તરણ તેની ઉદ્યોગ સ્થિતિને વધુ મજબૂત બનાવે છે.
• કાર્બન ફાઇબર-રિઇનફોર્સ્ડ ગ્રેફાઇટ: તેને આંતરરાષ્ટ્રીય અગ્રણી બેટરી ક્લાયન્ટ્સ દ્વારા સફળતાપૂર્વક અપનાવવામાં આવ્યું છે અને તે વિશ્વના પ્રથમ આંતરરાષ્ટ્રીય ધોરણના વિકાસનું નેતૃત્વ કરી રહ્યું છે,લિથિયમ-આયન બેટરી માટે નેનો-સિલિકોન એનોડ મટિરિયલ્સ માટે વિગતવાર સ્પષ્ટીકરણ ખાલી.

2. ભવિષ્યની ટેકનોલોજીકલ સફળતાઓ

• કાચા માલનું ઑપ્ટિમાઇઝેશન: યાંત્રિક ગુણધર્મો વધારવા માટે એકંદર કણોનું કદ ઘટાડવું (દા.ત., ગૌણ કોક પાવડર ફેરફાર દ્વારા 2-5 μm સુધી).
• ગ્રાફિટાઇઝેશન ટેકનોલોજી નવીનતા: માઇક્રોવેવ ગ્રાફિટાઇઝેશન ટેકનોલોજી ઉર્જા વપરાશ 30% ઘટાડે છે અને ઉત્પાદન ચક્રને ટૂંકાવે છે, જેનાથી મોટા પાયે અપનાવવાની સુવિધા મળે છે.
• માળખાકીય નવીનતા: ઉદાહરણ તરીકે, ડ્યુઅલ-ગ્રેડિયન્ટ ગ્રેફાઇટ એનોડ કણોના કદ અને છિદ્રાળુતાના ડ્યુઅલ ગ્રેડિયન્ટ વિતરણ દ્વારા ≥230 Wh/kg ની ઊર્જા ઘનતા જાળવી રાખીને 6-મિનિટ, 60% ઝડપી ચાર્જિંગ ક્ષમતા પ્રાપ્ત કરે છે.