石墨制品的主要用途
石墨制品的主要用途
一、在宇航工業(yè)中的應(yīng)用
利用熱解炭和熱解石墨兩個(gè)互相垂直方向的高度各向異性和所具有的耐溫、耐腐蝕及比強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，因此可用于導(dǎo)彈及宇宙飛船的再入頭錐及防熱罩、固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管喉襯等部件。在人造衛(wèi)星及宇宙飛船上，除把熱解炭做成各種小型姿態(tài)噴管及燃燒室外，還根據(jù)熱解炭在垂直層面方向的高抗磁性能，成功地用于人造衛(wèi)星的姿態(tài)控制阻尼裝置上。
二、在原子能工業(yè)中的應(yīng)用
利用熱解炭的不透氣、高純度及優(yōu)越的核物理性能它可以作為反應(yīng)堆核燃料的表面 涂層或反皮堆內(nèi)的管道材料表面涂層。目前，一些高溫氣冷反成堆所用的核燃料顆粒, 就是用氣態(tài)炭氫化合物為原料，直接沉積在核燃料顆粒表面，形成一層薄薄的熱解炭包殼。這種包殼燃料的燃料核直徑只有0.2 ~ 0.9毫米，沉積熱解炭后的包殼燃料粒子直徑小于1毫米。這種熱解炭涂層事實(shí)上由內(nèi)外兩層組成，內(nèi)層為低密度的多孔質(zhì)，而外層為密度和強(qiáng)度都比較大的各向同性熱解炭（利用甲烷為原料，在1450ºC時(shí)沉積可以得到各向同性結(jié)構(gòu)的熱解炭）。這一類熱解炭包殼燃料在高溫下具有良好的物理性能，如能保持極好的不滲透性,不致泄漏出氙等有害的核裂變產(chǎn)物，并且導(dǎo)熱性很高，這些都是核反應(yīng)堆所要求的。
三、在電子及半導(dǎo)體工業(yè)中的應(yīng)用
已經(jīng)利用熱解石墨的高度各向異性，制成高功率M離子激光管的放電腔及電子管的柵極。熱解石墨柵極比鉬柵極性能好，使用壽命長(zhǎng)。在半導(dǎo)體工業(yè)中使用的許多高純石墨器件，如舟皿、坩堝、外延爐的表面涂上熱解石墨后，產(chǎn)品質(zhì)景及使用壽命都有提高。
四、在機(jī)械及儀器工業(yè)中的應(yīng)用
由于熱解炭的高度不滲透性及經(jīng)過石墨化溫度處理后具有的優(yōu)良特性，可以作為耐高溫、耐腐蝕的介質(zhì)密封墊或熱絕緣材料。熱解心墨接近于石墨單晶體的結(jié)構(gòu)，因而對(duì)射線和光表現(xiàn)出選擇性的特征。所以，熱解石墨可以制作中子晶體光譜儀的單色器、過濾器以及x射線單色器
五、在冶金工業(yè)及化學(xué)分析中的應(yīng)用
生產(chǎn)硬質(zhì)合金時(shí)所用的熱壓石墨模具，涂一層熱解石墨后不僅可以延長(zhǎng)模具壽命， 而且可以提高硬質(zhì)合金的質(zhì)量。在澆注鈦合金陶瓷模具上沉積一層熱解炭，效果亦很好。利用熱解石墨的純度高、耐腐蝕及不滲透等特性，可以制成熱解石墨坩堝用于放射性材料的強(qiáng)堿融熔分析方面，其使用效果優(yōu)于鉑或銀質(zhì)坩堝。
六、在醫(yī)療事業(yè)中的應(yīng)用
利用熱解炭的化學(xué)惰性和對(duì)血液不起任何化學(xué)反應(yīng)及不會(huì)使血液凝固的特性，可制成熱解炭沉積人造心臟瓣膜，用于患有主動(dòng)脈瓣、二尖瓣動(dòng)脈瓣、風(fēng)濕性心臟瓣膜病者作臨床更換手術(shù)。人造心臟瓣膜由閥體、定位框架和縫合環(huán)三部分組成，閥體內(nèi)部為一里蝶片狀的各向同性石墨基體，在基體外表沉積一層含娃各向同性熱解炭，這一層熱解炭不僅有很好的抗凝血性能，而且有很高的強(qiáng)度和耐磨性能。因此，這種以石墨為基體的各向同性熱解炭制成的人造心臟瓣膜可以使用數(shù)十年。
遭受到粉碎性骨折或骨骼壞死的肢體要恢復(fù)生理功能，需要用某些材料去替換，這些材料必須有很高的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨、與血液及肌體組織不起反應(yīng)等性能。到目前為止，人造關(guān)節(jié)及人造骨主要用不銹鋼或某些品種的塑料以及某些陶瓷材料。但這些材料都存在不同程度的缺陷，比如金屬材料可能引起電解反應(yīng)，長(zhǎng)期使用后的疲勞，對(duì)肌體及血液的化學(xué)反應(yīng),生理上導(dǎo)致過敏等；塑料有老化、變脆及單體狀態(tài)冇毒性反應(yīng)，而且可能存在致癌因素等。
最近，應(yīng)用涂有熱解炭的高強(qiáng)石墨作為人造關(guān)節(jié)及人造卻受到重視，而且進(jìn)行臨床使用，取得了良好的效果。臨床使用情況說明，熱解炭有很好的生物適應(yīng)性，對(duì)肌體及血液無任何反應(yīng)，沒有生物毒性，以及從機(jī)械強(qiáng)度、彈性模M或耐磨性等方面看，都是很理想的材料。我國(guó)最近試制的炭質(zhì)人造的物理性能如表7 - 7所示。
七、用熱解炭和熱解石墨增強(qiáng)石墨制品或炭纖維制品
用熱解炭增強(qiáng)的石墨塊體，其抗壓強(qiáng)度可提高三倍以上，并且具有較低的氣體滲透率及比電阻,用這種方法得到的復(fù)合材料，可用作各種腐蝕性的熔鹽電解中的電極。熱解炭增強(qiáng)纖維是目前具有很大前途的新型材料，主要用于宇航及導(dǎo)彈工業(yè)中。