La grafite può ritirarsi in determinate condizioni, in particolare se esposta all'aria a temperature elevate, con conseguente ossidazione e perdita di spessore.
Tuttavia, con un trattamento termico in atmosfera inerte, la grafite può diventare più forte e la sua resistenza meccanica aumenta.
1. Ossidazione e ritiro
La grafite è sensibile all'ossigeno.
Se esposta all'aria a temperature elevate, inizia a ossidarsi intorno ai 500°C (932°F).
Questo processo di ossidazione può portare a una rapida perdita di massa, fino all'1% al giorno in condizioni specifiche.
L'esposizione ripetuta a tali condizioni comporta una perdita di spessore della grafite, che può portare a un cedimento strutturale.
Questo ritiro è il risultato diretto dell'interazione del materiale con l'ossigeno, che rompe la struttura della grafite.
2. Trattamento termico e rafforzamento
Al contrario, quando la grafite viene riscaldata in atmosfera inerte, subisce un processo chiamato grafitizzazione.
In questo processo, le strutture degli atomi di carbonio si trasformano da uno stato disordinato a un perfetto cristallo 3D di grafite pura.
Questo processo comporta il riscaldamento della grafite fino a 3000°C.
In questo modo, i piccoli domini di molecole di grafene crescono e si allineano, dando vita a strati più grandi e dritti.
Questo allineamento e questa crescita aumentano la resistenza meccanica della grafite, rendendola più forte all'aumentare della temperatura.
Le tensioni interne che si verificano a temperatura ambiente diminuiscono con l'aumento della temperatura di processo, contribuendo ulteriormente all'aumento della resistenza meccanica.
3. Impatto su design e funzionalità
La capacità della grafite di rafforzarsi quando viene riscaldata in atmosfera inerte consente di realizzare progetti più piccoli e di ridurre i sistemi di supporto.
Questo può portare a lotti più grandi nelle applicazioni industriali.
Tuttavia, quando la grafite viene utilizzata in ambienti in cui è esposta all'aria ad alte temperature, la formazione di una pellicola protettiva di ossido di silicio sulla superficie può contribuire a prolungarne la durata.
Se questa pellicola protettiva si incrina a causa delle fluttuazioni di temperatura, la protezione antiossidante si indebolisce, determinando un aumento del valore di resistenza della barra di grafite.
4. Versatilità nelle applicazioni ad alta tecnologia
In sintesi, la grafite può effettivamente ridursi a causa dell'ossidazione quando è esposta all'aria ad alte temperature.
Ma può anche diventare più forte attraverso un trattamento termico controllato in atmosfera inerte.
Le proprietà della grafite, compresa la sua tendenza a restringersi o a rafforzarsi, dipendono fortemente dalle condizioni a cui è sottoposta.
Ciò la rende un materiale versatile in diverse applicazioni high-tech.
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