Գրաֆիտային թուղթը բարձր արդյունավետությամբ-նյութ է, որը պատրաստված է բնական կամ սինթետիկ գրաֆիտից մասնագիտացված գործընթացի միջոցով: Դրա հիմնական քիմիական բաղադրիչը ածխածինն է (C), իսկ դրա հիմնական շինարարական նյութը գրաֆիտի միկրոբյուրեղներն են շերտավոր կառուցվածքով: Գրաֆիտային թուղթը ոչ միայն ցուցադրում է գերազանց էլեկտրական և ջերմային հաղորդունակություն և քիմիական կայունություն, այլև թեթև է, ճկուն և կոռոզիոն{3}}դիմացկուն, ինչը լայնորեն օգտագործվում է էլեկտրոնիկայի, ջերմային կառավարման և նոր էներգիայի կիրառություններում:
Գրաֆիտային թղթի հիմնական քիմիական կազմը
Գրաֆիտի թղթի հիմնական քիմիական բաղադրիչը ածխածինն է: Նրա բյուրեղային կառուցվածքը վեցանկյուն շերտավոր կառուցվածք է։ Յուրաքանչյուր շերտ կովալենտորեն կապված է ածխածնի ատոմների հետ sp² հիբրիդային ուղեծրերի միջոցով՝ ձևավորելով ամուր երկ-չափ հարթ ցանց: Շերտերը կապված են վան դեր Վալսի թույլ ուժերով, ինչը հանգեցնում է գերազանց էլեկտրական հաղորդունակության և յուղայնության շերտի հարթություններին զուգահեռ ուղղություններով, մինչդեռ ուղղահայաց ուղղություններով ցուցադրում է մեխանիկական շերտազատում:
Արդյունաբերական արտադրության մեջ գրաֆիտային թուղթը սովորաբար պատրաստվում է բնական շերտավոր գրաֆիտից կամ բարձր{0}}մաքրության սինթետիկ գրաֆիտից՝ բարձր-ջերմաստիճանի ընդլայնման, գլորման կամ ձուլման միջոցով: Կախված մշակման մեթոդից, գրաֆիտային թուղթը սովորաբար պարունակում է 95% -ից 99.9% ածխածին: Այլ հետագծային բաղադրիչները կարող են ներառել ոչ մետաղական տարրեր, ինչպիսիք են թթվածինը, ջրածինը և ազոտը: Այս կեղտերը հիմնականում առաջանում են հումքի օրգանական կապող նյութերից կամ վերամշակման գործընթացի մնացորդներից:
Գրաֆիտային թղթի քիմիական կայունությունը և ֆունկցիոնալությունը
Քանի որ ածխածինը քիմիապես կայուն է սենյակային ջերմաստիճանում և հեշտությամբ չի փոխազդում թթուների, հիմքերի կամ օրգանական լուծիչների հետ, գրաֆիտի թուղթը հիանալի կոռոզիոն դիմադրություն է ցուցաբերում և պահպանում է իր արդյունավետությունը կոշտ քիմիական միջավայրում: Ավելին, գրաֆիտային թղթի շերտավոր կառուցվածքը թույլ է տալիս պահպանել իր կառուցվածքային ամբողջականությունը նույնիսկ բարձր ջերմաստիճանի դեպքում, որը սովորաբար տատանվում է 300 աստիճանից մինչև 500 աստիճան (կախված դրա մաքրությունից) և կարող է դիմակայել նույնիսկ ավելի բարձր ջերմաստիճանի իներտ գազի տակ:
Գրաֆիտային թղթի էլեկտրական և ջերմային հաղորդունակությունը նույնպես բխում է ածխածնի ատոմների եզակի դասավորությունից: Շերտերի ներսում ածխածնի ատոմների միջև ամուր կովալենտային կապերը թույլ են տալիս էլեկտրոններին ազատ տեղաշարժվել, ինչի արդյունքում գրաֆիտի թղթի էլեկտրական հաղորդունակությունը հասնում է 10³-ից մինչև 105 S/m՝ մոտենալով որոշ մետաղների մակարդակներին: Ավելին, շերտերի միջև թույլ փոխազդեցությունները թույլ են տալիս արդյունավետ ջերմափոխանակություն, ինչը հանգեցնում է 100-400 W/(m·K) ջերմային հաղորդունակության, ինչը զգալիորեն ավելի բարձր է, քան սովորական պոլիմերային նյութերը:
Գրաֆիտային թուղթը՝ ֆունկցիոնալ նյութ, որը հիմնականում կազմված է բարձր-մաքրության ածխածնից, պարծենում է քիմիական կայունությամբ և եզակի շերտավոր կառուցվածքով՝ օժտելով այն տարբեր կիրառությունների ներուժով: Ապագայում, գրաֆիտի մշակման տեխնոլոգիայի առաջընթացով, գրաֆիտային թղթի աշխատանքը կօպտիմալացվի՝ բավարարելու բարձրակարգ հավելվածների պահանջները, ինչպիսիք են էլեկտրոնային փաթեթավորումը, նոր էներգիայի մարտկոցների սառեցումը և օդատիեզերական տարածքը:
