高定向热解石墨热输运特性研究文献综述

 2022-11-16 20:49:33

文 献 综 述

1.研究背景与意义

热解石墨是一种新型炭素材料,它是高纯碳氢气体在一定的炉压下,在1800℃~2000℃的石墨基体上经化学气相沉积出的较高结晶取向的热解碳,它具有高密度(2.20g/cm)、高纯度(杂质含量(0.0002%))和热、电、磁、力学性能各向异性[1],其在1800℃左右仍能维持10mmHg的真空度。大块热解石墨具有接近理论密度和高度各向异性,若选择最佳沉积态热解石墨,经过适当的热处理,即可转变为近理想石墨,应力热处理热解石墨是获得大块高定向的近理想石墨的有效途径[2]。由此制取的石墨,通称为高定向热解石墨(Highiy oriented Pyrolytie GraPhite,以下简写为HOPG)。

1963年英国首先用压力热处理工艺制取了HOPG[3],1964年开始美国联合碳化物公司扩大此工艺制取HOPG,至1970年获得了△delta;=0.40°plusmn;0.10°的大块HOPG。(△delta;是用来描述热解石墨多晶体内晶粒面沿沉积面排列分布的情况,△delta;越小,则多晶体越接近单晶)。中国在20世纪70年代末开始研制HOPG,到80年代中期成功地将其用作中子衍射仪和x射线衍射仪的单色器。

HOPG在各个领域有着广泛的应用。HOPG中存在铁磁性和常温下的类超导电性,磁场诱导下的金属绝缘体相变,霍尔效应等更是引起了人们广泛的关注[4]。HOPG对X射线具有非常高的反射率,它能消除白光、荧光及X射线管中的杂光所造成的高背景强度(无HOPG单色器,背景强度高达40times;103),使湮没在背景强度中的衍射线清晰地显露出来(有HOPG单色器,背景强度降至(1-2)times;103),从而提高仪器的灵敏度和精度。现在HOPG单色器已是X射线衍射仪的必备部件。HOPG对核反应堆出来的中子流的滤波效果优于多晶铍及石英晶体。镶嵌度为3.5°的HOPG已成为中子衍射中高效标准滤波器,而且HOPG对中子的反射强度也优于铍单色器,因而亦用作中子单色器和分析器。在研究石墨的一些基本性能时,通常用天然单晶石墨,但天然单晶石墨尺寸较小,而HOPG尺寸大,纯度高,能满足这些要求。另外,HOPG可作大尺寸石墨层间化合物的基本研究。

2.主要测量方法及适用范围

本文目的为探究HOPG的热输运特性,即需要对HOPG的热导率进行测量。目前测量热导率的方法为稳态法与动态(瞬时)法。使用Fourier方程所描述的稳态条件的仪器主要适用于测量中低导热系数材料;使用动态(瞬时)方法的仪器,如热线法或激光散射法,用于测量中高导热系数材料。稳态法主要包括“T”形法、热流法、微桥法、双热偶微桥法、悬膜法等;动态(瞬时)方法包括3omega;法、激光闪射法、热线法、热声法、瞬态反射测量法等。下面将对某些方法进行具体介绍:

1)热流法

热流法基于一维傅里叶导热定律,其原理[5]是将样品置于一绝热容器中,样品的一端与冷源保持良好的热接触,利用热源对样品的另一端加热,使一个稳定的热流沿固定方向通过样品,当传热过程达到稳态时,沿样品固定方向可以建立起一个稳定的温度梯度,由傅立叶定律可得:

(1)

剩余内容已隐藏,您需要先支付 10元 才能查看该篇文章全部内容!立即支付

发小红书推广免费获取该资料资格。点击链接进入获取推广文案即可: Ai一键组稿 | 降AI率 | 降重复率 | 论文一键排版