흑연은 열을 받으면 몇 가지 중요한 변화를 겪습니다.
이러한 변화에는 주로 산화, 구조적 변형 및 기계적 특성의 변화가 포함됩니다.
열을 가하면 흑연은 어떻게 될까요? 4가지 주요 변화에 대한 설명
1. 고온에서의 흑연의 산화
흑연은 산소에 민감하며 약 500°C(932°F)의 온도에서 공기에 노출되면 산화가 시작됩니다.
이 산화 과정은 특정 조건에서 하루에 최대 1%까지 급격한 질량 손실을 초래할 수 있습니다.
고온의 공기에 장시간 노출되면 흑연 소재가 얇아져 결국 구조적 고장으로 이어질 수 있습니다.
이러한 산화에 대한 민감성 때문에 고온의 공기 중에서 흑연을 실제로 사용하는 것은 제한되며, 통제되거나 불활성인 대기에서 사용해야 합니다.
2. 열처리를 통한 구조적 변화
특히 불활성 대기에서 흑연을 열처리하면 흑연화라는 중대한 구조적 변화가 일어날 수 있습니다.
이 프로세스에는 흑연을 최대 3000°C까지 가열하여 무질서하거나 결함이 있는 탄소 구조가 보다 완벽한 순수 흑연의 3D 결정으로 재배열되는 과정이 포함됩니다.
그래핀으로 알려진 흑연 층이 더욱 정렬되고 커지면서 흑연의 전반적인 품질과 특성이 향상됩니다.
이러한 변화는 하이테크 애플리케이션에서 소재의 성능을 향상시킵니다.
3. 기계적 특성의 변화
흑연을 실온에서 2,000°C와 같은 고온으로 가열하면 기계적 강도가 증가할 수 있습니다.
이러한 직관적이지 않은 동작은 온도가 상승함에 따라 재료 내부의 응력이 감소하기 때문입니다.
이러한 강화 효과 덕분에 흑연은 더 큰 하중을 견디고 더 높은 온도에서도 고장 없이 견딜 수 있는 더 까다로운 애플리케이션에 사용할 수 있습니다.
또한 이러한 특성 덕분에 더 적은 지지대를 필요로 하는 더 작고 효율적인 시스템을 설계할 수 있습니다.
4. 전기 및 열 전도성
흑연 막대를 가열하면 열 및 전기 전도도도 향상됩니다.
흑연의 열전도도는 일반적인 금속보다 높으며 온도에 따라 감소하는 대부분의 재료와 달리 온도에 따라 증가합니다.
마찬가지로 흑연의 전기 전도도는 스테인리스 스틸과 탄소강보다 몇 배나 높을 정도로 매우 높습니다.
이러한 특성 덕분에 흑연은 발열체 및 효율적인 열 전달과 전기 전도가 필요한 기타 애플리케이션에 탁월한 선택이 될 수 있습니다.
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