കാർബൺ ഫൈബർ റൈൻഫോഴ്‌സ്ഡ് ഗ്രാഫൈറ്റ്, ഐസോസ്റ്റാറ്റിക് ഗ്രാഫൈറ്റ് പോലുള്ള പുതിയ ഗ്രാഫൈറ്റ് ഇലക്ട്രോഡ് വസ്തുക്കളുടെ പുതിയ ഗുണങ്ങൾ എന്തൊക്കെയാണ്?

മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ, താപ ഗുണങ്ങൾ, രാസ സ്ഥിരത, പ്രോസസ്സബിലിറ്റി എന്നിവയിൽ പുതിയ ഗ്രാഫൈറ്റ് ഇലക്ട്രോഡ് വസ്തുക്കൾ മികച്ച പുരോഗതി കൈവരിച്ചിട്ടുണ്ട്. കാർബൺ ഫൈബർ-റൈൻഫോഴ്സ്ഡ് ഗ്രാഫൈറ്റ്, ഐസോസ്റ്റാറ്റിക് ഗ്രാഫൈറ്റ് എന്നിവയാൽ പ്രതിനിധീകരിക്കപ്പെടുന്ന അവയുടെ പ്രധാന പ്രകടന മുന്നേറ്റങ്ങളും പ്രയോഗ മൂല്യങ്ങളും ഇപ്രകാരമാണ്:

I. കാർബൺ ഫൈബർ-റൈൻഫോഴ്സ്ഡ് ഗ്രാഫൈറ്റ്: മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളിൽ വിപ്ലവകരമായ പുരോഗതി.

1. ശക്തിയും മോഡുലസ് സർജും
പാൻ കാർബൺ ഫൈബറുകളിൽ ചെറിയ അളവിൽ ഗ്രാഫീൻ (0.075 wt%) ചേർക്കുന്നതിലൂടെ, അവയുടെ ടെൻസൈൽ ശക്തി 1916 MPa-യിലും യങ്ങിന്റെ മോഡുലസ് 233 GPa-യിലും എത്തുന്നു, ഇത് ശുദ്ധമായ പാൻ കാർബൺ ഫൈബറുകളെ അപേക്ഷിച്ച് യഥാക്രമം 225%, 184% വർദ്ധനവിനെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. കാർബൺ ഫൈബർ മൈക്രോസ്ട്രക്ചറിന്റെ ഗ്രാഫീന്റെ ഒപ്റ്റിമൈസേഷനിൽ നിന്നാണ് ഈ മുന്നേറ്റം ഉണ്ടായത്:

• കുറഞ്ഞ പോറോസിറ്റി: ഗ്രാഫീൻ ചേർക്കുന്നത് നാരുകൾക്കുള്ളിലെ ആന്തരിക സുഷിരങ്ങളുടെയും ശൂന്യതകളുടെയും വലുപ്പം ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുന്നു, ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയിൽ (0.1 wt%) അക്ഷീയ മൈക്രോപോറുകളെ ഏതാണ്ട് ഇല്ലാതാക്കുന്നു, അതുവഴി സ്ട്രെസ് കോൺസൺട്രേഷൻ പോയിന്റുകൾ കുറയ്ക്കുന്നു.
• ക്രമീകരിച്ച ഗ്രാഫൈറ്റ് ഘടന: പാൻ കാർബണൈസേഷൻ സമയത്ത് രൂപം കൊള്ളുന്ന ഗ്രാഫൈറ്റ് ഘടനയാൽ ഗ്രാഫീൻ നാനോഷീറ്റുകൾ ചുറ്റപ്പെട്ടിരിക്കുന്നുവെന്ന് രാമൻ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി വെളിപ്പെടുത്തുന്നു, ഇത് കുറഞ്ഞ വൈകല്യങ്ങളും മെച്ചപ്പെട്ട ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയന്റേഷനും ഉള്ള കൂടുതൽ പൂർണ്ണമായ ഗ്രാഫൈറ്റ് ലാറ്റിസിന് കാരണമാകുന്നു.

2. വികസിപ്പിച്ച ആപ്ലിക്കേഷൻ സാഹചര്യങ്ങൾ

• എയ്‌റോസ്‌പേസ്: അലുമിനിയം അലോയ്‌യേക്കാൾ 60% മാത്രം സാന്ദ്രതയും ഒറ്റ കഷണമായി രൂപപ്പെടുത്താനുള്ള കഴിവുമുള്ള (ഫാസ്റ്റനർ ഉപയോഗം കുറയ്ക്കുന്നു) കാർബൺ ഫൈബർ-റൈൻഫോഴ്‌സ്ഡ് ഗ്രാഫൈറ്റ് സംയുക്തങ്ങൾ വിമാന ഘടനാ ഘടകങ്ങളിൽ (ഉദാഹരണത്തിന്, ബോയിംഗ് ബി-787-ൽ 50% സംയോജിത വസ്തുക്കളുടെ ഉപയോഗം), വിക്ഷേപണ വാഹന ബോഡികൾ, ഉപഗ്രഹ ഭാഗങ്ങൾ എന്നിവയിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.
• ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള നിർമ്മാണം: അവയുടെ അബ്ലേഷൻ പ്രതിരോധം റോക്കറ്റ് എഞ്ചിൻ നോസിലുകൾ, ന്യൂക്ലിയർ റിയാക്ടർ കോർ ഘടനകൾ, മറ്റ് അങ്ങേയറ്റത്തെ പരിതസ്ഥിതികൾ എന്നിവയ്ക്ക് അവയെ നിർണായകമാക്കുന്നു.

II. ഐസോസ്റ്റാറ്റിക് ഗ്രാഫൈറ്റ്: ഒന്നിലധികം ഗുണങ്ങളിലുടനീളം സമഗ്രമായ മുന്നേറ്റങ്ങൾ

1. മെക്കാനിക്കൽ പ്രോപ്പർട്ടികൾ: പരമ്പരാഗത സ്റ്റീലുകളെ മറികടക്കുന്നു

• ഉയർന്ന ശക്തിയും ഐസോട്രോപ്പിയും: ഐസോസ്റ്റാറ്റിക് അമർത്തൽ വഴി, അതിന്റെ ടെൻസൈൽ ശക്തി 1000 MPa കവിയുന്നു (സാധാരണ സ്റ്റീലുകളെക്കാൾ വളരെ മികച്ചതാണ്), 1.0–1.1 എന്ന ഐസോട്രോപ്പി അനുപാതത്തോടെ, പരമ്പരാഗത ഗ്രാഫൈറ്റിന്റെ അനീസോട്രോപിക് വൈകല്യങ്ങൾ ഇല്ലാതാക്കുന്നു.
• ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയും വസ്ത്രധാരണ പ്രതിരോധവും: 1.95 g/cm³ ബൾക്ക് ഡെൻസിറ്റി, 80 MPa-യിൽ കൂടുതലുള്ള വഴക്ക ശക്തി, 200–260 MPa വരെയുള്ള കംപ്രസ്സീവ് ശക്തി എന്നിവയുള്ള ഇത് ഉയർന്ന പ്രകടനമുള്ള ബ്രേക്ക് പാഡുകൾ, സീലുകൾ, ബെയറിംഗുകൾ എന്നിവ നിർമ്മിക്കാൻ അനുയോജ്യമാണ്.

2. താപ ഗുണങ്ങൾ: അങ്ങേയറ്റത്തെ സാഹചര്യങ്ങളിൽ സ്ഥിരത

• ഉയർന്ന താപനില പ്രതിരോധവും താപ ആഘാത പ്രതിരോധവും: നിഷ്ക്രിയ അന്തരീക്ഷത്തിൽ, അതിന്റെ മെക്കാനിക്കൽ ശക്തി 2500°C ൽ പരമാവധി ഉയരുന്നു, ദ്രവണാങ്കം 3650°C ഉം തിളനില 4827°C ഉം ആണ്. ഇതിന്റെ കുറഞ്ഞ താപ വികാസ ഗുണകം ഡൈമൻഷണൽ മാറ്റങ്ങൾ കുറയ്ക്കുന്നു, ഇത് റോക്കറ്റ് ഇഗ്നിഷൻ ഇലക്ട്രോഡുകൾ, നോസിലുകൾ, മറ്റ് ഉയർന്ന താപനില ഘടകങ്ങൾ എന്നിവയ്ക്ക് അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.
• ഉയർന്ന താപ ചാലകത: ഇതിന്റെ മികച്ച താപ ചാലകത ദ്രുത താപ വിസർജ്ജനം സാധ്യമാക്കുന്നു, CZ-ടൈപ്പ് സിംഗിൾ-ക്രിസ്റ്റൽ ഡയറക്ട്-പുൾ ഫർണസ് തെർമൽ ഫീൽഡ് ഘടകങ്ങൾ (ക്രൂസിബിളുകൾ, ഹീറ്ററുകൾ) പോലുള്ള ഉപകരണങ്ങളുടെ കാര്യക്ഷമത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.

3. രാസ സ്ഥിരത: നാശന പ്രതിരോധവും ഓക്സിഡേഷൻ പ്രതിരോധവും
ശക്തമായ ആസിഡുകൾ, ക്ഷാരങ്ങൾ, ജൈവ ലായകങ്ങൾ എന്നിവയിൽ ഇത് സ്ഥിരതയുള്ളതായി തുടരുന്നു, ഉരുകിയ ലോഹങ്ങൾ, ഗ്ലാസ് എന്നിവയിൽ നിന്നുള്ള മണ്ണൊലിപ്പിനെ പ്രതിരോധിക്കുന്നു, ഇത് കെമിക്കൽ കണ്ടെയ്നറുകൾ, ന്യൂക്ലിയർ റിയാക്ടർ കോർ ഘടനകൾ, മറ്റ് വിനാശകരമായ പരിതസ്ഥിതികൾ എന്നിവയ്ക്ക് അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.

4. പ്രോസസ്സബിലിറ്റി: വഴക്കവും കൃത്യതയും
ഇലക്ട്രിക്കൽ ഡിസ്ചാർജ് മെഷീനിംഗിനുള്ള ഇലക്ട്രോഡുകൾ, തുടർച്ചയായ ലോഹ കാസ്റ്റിംഗിനുള്ള ഗ്രാഫൈറ്റ് മോൾഡുകൾ തുടങ്ങിയ സങ്കീർണ്ണമായ ഡിസൈൻ ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നതിനായി ഇത് ഏത് ആകൃതിയിലും മെഷീൻ ചെയ്യാൻ കഴിയും.

III. നോവൽ ഗ്രാഫൈറ്റ് ഇലക്ട്രോഡ് വസ്തുക്കളുടെ വ്യവസായവൽക്കരണവും ഭാവി ദിശകളും

1. വ്യവസായവൽക്കരണ പുരോഗതി

• ഐസോസ്റ്റാറ്റിക് ഗ്രാഫൈറ്റ്: ഇന്തോനേഷ്യയിലെയും മൊറോക്കോയിലെയും ശേഷി വികസനം അതിന്റെ വ്യവസായ സ്ഥാനം കൂടുതൽ ഉറപ്പിക്കുന്നതിനൊപ്പം, അതിന്റെ ആഗോള വിപണി വിഹിതം വർദ്ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു.
• കാർബൺ ഫൈബർ-റൈൻഫോഴ്‌സ്ഡ് ഗ്രാഫൈറ്റ്: അന്താരാഷ്ട്ര തലത്തിൽ മുൻനിരയിലുള്ള ബാറ്ററി ക്ലയന്റുകൾ ഇത് വിജയകരമായി സ്വീകരിച്ചു, ലോകത്തിലെ ആദ്യത്തെ അന്താരാഷ്ട്ര നിലവാരമായ,ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾക്കുള്ള നാനോ-സിലിക്കൺ ആനോഡ് മെറ്റീരിയലുകൾക്കുള്ള വിശദമായ സ്പെസിഫിക്കേഷൻ ബ്ലാങ്ക്.

2. ഭാവിയിലെ സാങ്കേതിക മുന്നേറ്റങ്ങൾ

• അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ: മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് അഗ്രഗേറ്റ് കണിക വലുപ്പം (ഉദാഹരണത്തിന്, ദ്വിതീയ കോക്ക് പൗഡർ പരിഷ്കരണം വഴി 2–5 μm ആയി കുറയ്ക്കൽ).
• ഗ്രാഫിറ്റൈസേഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യയിലെ നവീകരണം: മൈക്രോവേവ് ഗ്രാഫിറ്റൈസേഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യ ഊർജ്ജ ഉപഭോഗം 30% കുറയ്ക്കുകയും ഉൽപ്പാദന ചക്രങ്ങൾ കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് വലിയ തോതിലുള്ള സ്വീകാര്യത സാധ്യമാക്കുന്നു.
• ഘടനാപരമായ നവീകരണം: ഉദാഹരണത്തിന്, ഇരട്ട-ഗ്രേഡിയന്റ് ഗ്രാഫൈറ്റ് ആനോഡുകൾ 6 മിനിറ്റ് ദൈർഘ്യമുള്ള 60% ഫാസ്റ്റ് ചാർജിംഗ് ശേഷി കൈവരിക്കുന്നു, അതേസമയം കണിക വലുപ്പത്തിന്റെയും പോറോസിറ്റിയുടെയും ഇരട്ട ഗ്രേഡിയന്റ് വിതരണത്തിലൂടെ ≥230 Wh/kg ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത നിലനിർത്തുന്നു.