Com que és una-opció buscada en la indústria-de gamma alta, no es pot subestimar la força del grafit d'alta-puresa. Amb les seves excel·lents propietats d'autolubricació, alta resistència, bona conductivitat elèctrica, resistència a àcids i àlcalis, resistència a la corrosió, resistència a altes temperatures, petit coeficient d'expansió, excel·lent estabilitat química, alt rendiment de segellat i estructura uniforme i densa, s'estableix fermament en indústries com l'elèctrica, metal·lúrgica, defensa nacional i motor aeroespacial, energètic i químic. A més, ocupa una posició bàsica en camps emergents com ara els semiconductors de tercera-generació, la indústria nuclear i la fotovoltaica, i es pot considerar una "peça clau" en el desenvolupament tecnològic.
Dos camins de naixement: el natural i l'artificial "camí de purificació"
El grafit d'alta-puresa es pot classificar en grafit natural d'alta-puresa i grafit artificial d'alta-puresa segons les matèries primeres i els mètodes de preparació. El grafit natural d'alta -puresa s'utilitza àmpliament en diversos camps a causa de la seva excel·lent conductivitat elèctrica i propietats de transferència de calor, com ara materials refractaris, recobriments anticorrosió, elèctrodes de carboni, generadors, lubricants i materials de protecció a la indústria nuclear. D'altra banda, el grafit artificial d'alta-puresa s'aplica als ànodes pre-cuits, al grafit especial i a la indústria nuclear a causa de la seva morfologia uniforme i distribució de la mida de les partícules.
La producció de grafit d'alta -puresa a partir de grafit natural sovint implica primer l'ús del mètode de flotació per purificar inicialment el mineral de grafit, després el mètode d'àcid-àcid o el mètode de fluorur d'hidrogen per purificar encara més el concentrat de flotació i, finalment, l'obtenció de productes de grafit d'alta-puresa mitjançant el mètode d'alta{{3}temperatura{4}o temperatura{4}. Tanmateix, el grafit artificial d'alta -puresa s'obté generalment processant inicialment les matèries primeres i després col·locant-les en un forn de reacció d'alta-temperatura especialment dissenyat per a la grafitització i la purificació. El procés principal és utilitzar la temperatura extremadament alta del forn per grafititzar coc de petroli i coc d'asfalt, i introduir gasos halògens per reaccionar amb les impureses, fent que es vaporitzin i es volatilitzin, obtenint així grafit d'alta -puresa.
Tant si es tracta de la producció de grafit natural d'alta -puresa com de grafit artificial d'alta puresa-, s'imposen requisits estrictes sobre la qualitat de les matèries primeres. Per assolir els requisits de grafit d'alta -puresa a partir de grafit natural, només el mètode d'alta-temperatura pot satisfer les necessitats de producció. Tanmateix, el mètode d'alta-temperatura té un alt consum d'energia i uns requisits elevats per als equips, de manera que també té certs requisits per a la qualitat de les matèries primeres. Normalment, utilitza productes de grafit amb una puresa del 99 % obtinguda mitjançant altres mètodes de purificació per a la purificació i, finalment, s'aconsegueix el requisit de grafit d'alta puresa del 99,99 %-. Per al grafit artificial d'alta-puresa, sovint es seleccionen per a la producció el coc de petroli i el coc d'asfalt d'alta-qualitat. El contingut de cendres del coc de petroli ha de ser inferior al 0,5% i, normalment, només s'utilitza coc de petroli de baix-sofre per a la producció. Per tant, el contingut de sofre del coc de petroli és inferior al 0,5%.
"Shining Bright in the High-End Field": l'aplicació del grafit d'alta-puresa
Les indústries que utilitzen grafit d'alta -puresa com a matèria primera se centren principalment en camps d'alta-tecnologia com els materials semiconductors, la fotovoltaica, el grafè i el grafit nuclear.
Materials semiconductors de tercera-generació
A la indústria dels semiconductors, els productes de grafit s'utilitzen àmpliament en equips de tractament tèrmic d'alta -temperatura, com ara forns de creixement de cristalls, forns de carbonització i forns de grafitització. Els productes de grafit d'alta -puresa utilitzats en el carbur de silici semiconductor de tercera-generació inclouen gresols de grafit per al creixement de cristalls, escalfadors de grafit i pols de grafit, etc. La puresa d'aquests productes juga un paper decisiu en la qualitat dels cristalls de carbur de silici.
Actualment, la majoria de les empreses utilitzen el mètode de transport físic de vapor quan produeixen cristalls de carbur de silici. En aquest mètode, la pols de carbur de silici es col·loca a la part inferior del gresol de grafit i el cristall de llavors de carbur de silici es col·loca a la part superior del gresol de grafit. A continuació, s'escalfa el gresol de grafit fins que el carbur de silici assoleix la seva temperatura de sublimació. Posteriorment, la pols de carbur de silici es descompon gradualment en substàncies gasoses com ara vapor de Si, Si2C i SiC2. Aquestes substàncies es sublimaran gradualment a la part superior del gresol sota el gradient de temperatura axial i es condensaran a la superfície del cristall de llavors de SiC a la part superior del gresol, obtenint així cristalls senzills de carbur de silici.
Grafit nuclear
El grafit-nuclear d'alta-puresa és un material molt utilitzat en enginyeria nuclear. Al nucli s'apliquen materials de grafit de grau-nuclear
reactors refrigerats per gas-alta temperatura-, com ara tubs, elements de combustible i components de suport.
El grafit de grau-nuclear ha de ser grafit d'alta-puresa. El grafit d'alta -puresa consisteix principalment en àrids, aglutinants i agents impregnants. Els agregats consisteixen principalment en coc de petroli en forma d'agulla- i coc d'asfalt. El grafit-nuclear d'alta-puresa té requisits relativament estrictes per controlar els oligoelements. Sota una condició hermètica, se sotmet a una calcinació-alta-a llarg termini a temperatura alta per a la seva purificació, eliminant les impureses i reduint el contingut d'oligoelements com ara halògens i metalls de baix-punt de fusió-. L'emmotllament de carbonització del grafit d'alta puresa-nuclear-adopta el procés de premsat isostàtic. El material es col·loca en un motlle de cos elàstic, segella hermèticament, i després s'elimina l'aire per mantenir un ambient de buit. El motlle es col·loca al cilindre hidràulic isostàtic i el líquid isotròpic exerceix la mateixa pressió sobre el motlle, transmetent la pressió al material de carboni, fent que la matèria primera es torni densa.
Camp fotovoltaic
En la indústria fotovoltaica, especialment com a material d'elèctrode per a cèl·lules solars, el grafit té aplicacions àmplies. La seva excel·lent conductivitat i estabilitat química el converteixen en un material ideal per produir els elèctrodes de les cèl·lules solars. A més, el forn de creixement d'un monocristall de silici de tipus pull- és l'equip principal per preparar materials de silici monocristal. El sistema de calefacció del forn monocristal inclou principalment escalfadors de grafit d'alta -puresa, gresols de quars, gresols de grafit i materials d'aïllament, etc. Mitjançant l'aplicació d'electricitat de corrent continu a l'escalfador de grafit, es proporciona una font tèrmica per fondre la matèria primera de silici policristalí. La potència de l'escalfador es pot ajustar mitjançant la tensió o el corrent de la font d'alimentació. La calor alliberada per l'escalfador està aïllada pel sistema d'aïllament, que pot formar un entorn de camp tèrmic adequat per al creixement de cristalls individuals de silici.
Grafè
Actualment, el grafè és el nanomaterial més prim del món, amb una alta estabilitat química i estabilitat tèrmica, així com excel·lents propietats mecàniques i elèctriques. Té àmplies perspectives d'aplicació. La matèria primera principal per preparar el grafè és el grafit d'alta-puresa.
Altres
En l'àmbit aeroespacial més difícil, el grafit d'alta -puresa encara té un rendiment excepcional. S'utilitza en els revestiments de la gola dels broquets de les cues de motor de coets, el moderador de neutrons dels reactors atòmics, l'aïllament tèrmic i els materials resistents a la calor- dels míssils, i fins i tot la connexió de ràdio i els materials estructurals conductors dels satèl·lits artificials presenten la presència de grafit d'alta-puresa.
