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【碳材料發展史】 ——新興工業用炭
碳，生命之源，
它是地球上一切有機體生物的骨架元素，
是構成人體最重要的元素。
【碳材料發展史】
新興工業用炭
Carbon in Modern Industries
主要以等靜壓石墨、熱解石墨、熱解炭的形式被用作精密加熱器、高強結構、新型電池、核反應器等。
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等靜壓石墨
等靜壓石墨是上世紀40年代發展起來的一種新型石墨材料，具有一系列優異的性能。等靜壓石墨的耐熱性好，在惰性氣氛下，隨著溫度的升高，其機械強度反而升高，在2500℃左右時達到最高值；與普通石墨相比，結構精細致密，而且均勻性好；熱膨脹系數很低，具有優異的抗熱振性能；各向同性、耐化學腐蝕性強、導熱性能和導電性能良好；具有優異的機械加工性能。正是由于具有這一系列的優異性能，等靜壓石墨不僅在民用上大有作為，在國防尖端上占有重要地位，屬新型材料，令人矚目。它是制造單晶爐、金屬連鑄石墨結晶器、電火花加工用石墨電極等不可替代的材料，更是制造火箭噴嘴、石墨反應堆的減速材料和反射材料的絕好材料。
應用
太陽能電池及半導體晶片用石墨
在太陽能、半導體行業中，大量使用等靜壓石墨，制作單晶直拉爐熱場石墨部件，多晶硅熔鑄爐用加熱器，化合物半導體制造用加熱器、坩堝等部件。近年來，太陽能光伏發電發展迅猛，光伏產業中的單晶硅和多晶硅生產對石墨需求量巨大。目前，單晶、多晶硅產品均朝大型化、高端化發展，對等靜壓石墨也有了更高的要求，即：更大規格、更高強度、更高純度。
有色冶金連鑄用石墨結晶器
為了縮短生產工藝流程，降底成本，提高質量，減少勞動強度和對環境的污染，20多年來金屬材料生產逐漸向連鑄方向發展。
等靜壓石墨主要用于大型銅材生產線。自1985年開始，我國從奧地利、法國、瑞士、日本等國先后引進30多條生產線，而國內自行設計制造的生產線已達到100多條，均采用石墨結晶器。
電極石墨
電火花加工是當今模具行業的一次革命，它不僅簡化了傳統工藝手段，而且使制造異形模具成為可能。石墨無熔點，是電的良導體，抗熱振性好，是極佳的電火花加工電極材料。普通石墨材料，為粗顆粒結構低密度各向異性石墨，不能滿足電火花加工的需求，而等靜壓石墨因具有各向同性，是制造電火花石墨電極的最佳材料。
單晶硅生產石英坩堝模具用石墨材料
石英坩堝是直拉單晶硅的容器，而制造石英坩堝用石墨坩堝作為成型材料。
高氣冷堆堆芯結構石墨材料
等靜壓石墨具有中等的力學性能，特別出色的高溫力學性能，導熱系數大，線膨脹系數低。在高溫氣冷堆中，主要用作反射劑、慢化劑及活性區結構材料，同核燃料一道構成核燃料組件。在400～1200℃的溫度下，受高能γ射線和快中子的放射線，時間長達數年之久，容易造成輻照損傷，從而改變石墨的結構和性質，所以要求材料的石墨化度高、各向同性度好、組成均一、彈性模量低。
核石墨與常規工程用石墨的主要區別有兩點，核純和耐輻照損傷。當前，國內核石墨材料的研制尚缺輻照試驗這一環節，這是下一步研制中必須面對過程，除輻照要求外，核石墨在冷態狀態下的質量要求是：規格大型化、質量穩定、熱穩定性好、熱膨脹系數低。目前，我國只能生產少量的高溫氣冷堆反應用核石墨，主要還是依賴進口。
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熱解石墨
熱解石墨是新型炭素材料，是高純碳氫氣體在一定的爐壓下，在1800℃～2000℃的石墨基體上經化學氣相沉積出的較高結晶取向的熱解碳，它具有高密度（2.20g/cm）、高純度（雜質含量（0.0002%）和熱、電、磁、力學性能各向異性。在1800℃左右仍能維持10mmHg的真空度。
應用
主要應用
石墨加熱器、導流桶、PBN/PG復合加熱器、原子吸收管。
涂層產品應用
半導體行業中，拉制硅單晶導流筒。
半導體行業石墨加熱器涂層。
晶片退火工藝PBN/PG復合加熱器涂層。
分析儀器用的原子吸收管熱解石墨涂層。
電子束蒸發蒸鋁坩堝。
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熱解碳
熱解碳和熱解石墨是一種具有特殊結構和性能的氣相沉積碳。
熱解碳按其特性可以分為高密度的致密熱解碳與低密度的疏松熱解碳和各向同性與各向異性熱解碳。其性能和結構取決于熱解溫度。800-1000℃以下熱解的是熱解碳,在 1400-2000 ℃ 熱解或更高溫度下處理的叫熱解石墨。熱解碳的性質結構取決于其制造條件，其中以沉積溫度為重。
從其反應機理上說,制備熱解碳要經歷兩個階段:
1 發生炭化過程, 生成焦碳和分離的揮發產物。
2 生成的產物降解成熱解碳、水、氣體。
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