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热解炭

炭素材料

热解炭（pyrolytic carbon graphite）是指碳氢化合物气体在热固体表面上发生热分解并在该固体表面上沉积的炭素材料，它不是真正的石墨而是炭素材料，一般说高于1800℃沉积的炭称为热解石墨，低于此温度的为热解炭。早在1880年Sawyer等用碳氢化合物气体在灯丝上首次获得热解石墨。20世纪40年代末至50年代末初Brown等用直接通电法得到了小片热解石墨，测定了炭的一些性能，从而引起了广泛的注意和兴趣。在1960年前后美国已能制取尺寸较大和异形的部件，用于宇航领域。

简介
热解炭（pyrolytic carbon graphite）是指碳氢化合物气体在热固体表面上发生热分解并在该固体表面上沉积的炭素材料，它不是真正的石墨而是炭素材料，一般说高于1800℃沉积的炭称为热解石墨，低于此温度的为热解炭。早在1880年Sawyer等用碳氢化合物气体在灯丝上首次获得热解石墨。20世纪40年代末至50年代末初Brown等用直接通电法得到了小片热解石墨，测定了炭的一些性能，从而引起了广泛的注意和兴趣。在1960年前后美国已能制取尺寸较大和异形的部件，用于宇航领域。
热解炭的分类及特征
热解炭是气态碳氢化合物在热基体表面通过脱氢作用而形成的炭材料。20世纪50年代-60年代热解炭材料在工业生产中得到成功应用后，随着研究的深入，其作为结构和功能材料在航空、航天、原子能、医学、电子、机械等领域都得到了越来越广泛的应用。
根据热解炭材料的微观结构可以将其分为各向异性和各向同性热解炭。由于各向同性热解炭材料结构致密、晶粒尺寸小、性能均一，因此除具备一般炭质材料的耐高温、润滑、耐磨损等共性优点外，还具有强度高、不透气、可加工性能优良等特点。各向同性热解炭材料作为涂层材料已成功应用于医学、原子能等领域，同时其块体材料作为高性能机械密封组件也成功应用于机械、航天、航空、船舶等领域。采用流化床和滚动床沉积工艺对各向同性热解炭材料的涂层工艺进行了很多研究，但制备的样件尺寸一般小于30 mm、涂层厚度小于3mm。作为机械密封使用的各向同性热解炭材料一般需要厚度大于5mm、样件尺寸大于50mm，因此我国亟需开展大尺寸各向同性热解炭块体材料的制备工艺、性能与结构和应用等研究。
热解温度对生物质热解炭产量的影响
生物质热解规律的影响因素主要有热解温度、升温速率、颗粒尺寸以及灰分含量等，其中热解温度对生物质热解产物的分布起到了决定性的作用。2种物料热解得到的炭产量都随温度升高而有所下降，300℃时，芸香木和稻壳的炭产量分别是28. 38%和45. 84%，当温度上升到600℃时，它们各自的产量分别降低到7. 55%和15.45%。当温度较低时，芸香木和稻壳中的高分子组分中部分键能较弱的分子键发生断裂而形成挥发分释放到气相空间，随着温度的不断升高，发生断裂的分子键越来越多，形成的挥发分也逐步增加，从而炭产量有所降低。随着温度的进一步升高，500℃以后曲线略有平缓趋势，则说明500℃以后生成的挥发性产物逐渐减少。
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