碳化過程和石墨化過程

 沃克指出：“自有機(jī)物前驅(qū)體出發(fā)，通過熱處理使前者轉(zhuǎn)化成具有可被控制的 微晶排列的碳固體，這一知識乃是碳素材料科學(xué)的核心。正是特定原料在經(jīng)歷碳化 以后所生成的碳固體的結(jié)構(gòu)決定碳材料的各種物理和化學(xué)性質(zhì)以及它們的應(yīng)用方 向”。以上說明碳化過程的重要性。

碳化機(jī)理依碳化所處的相態(tài)分為氣相碳化、液相碳化和固相碳化。IBM thinkpad T43電池 其中液相碳 化則主要與下面所述的中間相碳微珠的形成有關(guān)，固相碳化則主要與下述聚合物的裂解碳化有關(guān)。而氣相碳化的發(fā)展則經(jīng)歷了較長時間，下面就烴類高溫?zé)峤膺^相進(jìn)行碳化的機(jī)理進(jìn)行簡單的說明。

從20世紀(jì)初到20世紀(jì)30年代中期，石油和燃料化學(xué)工業(yè)出現(xiàn)了汽油、煤油

煤氣和不飽和烴如乙烯、乙炔（后者是生產(chǎn)有機(jī)合成原料如乙酸、甲醛、乙醛等產(chǎn)物的原料）等的增長需求，從而帶動了高溫氣相熱解反應(yīng)的研究。盡管當(dāng)時科撾 都認(rèn)為烴類高溫氣相轉(zhuǎn)化所伴生的表面碳膜為無用的副產(chǎn)品，但卻吸引眾多的學(xué)科來研究這種碳材料的生成機(jī)理，以便創(chuàng)造條件抑制它的生成。

其中提出過的機(jī)理主要包括：表面直接分解機(jī)理、液滴理論。在20世紀(jì)50年代，葛利茲代爾的液滴理論幾乎統(tǒng)治著西方學(xué)術(shù)界，DELL Vostro 1500電池 而在俄國則以戴斯涅爾的表面 直接分解論占統(tǒng)治地位。

將上述2種表面上相矛盾的觀點(diǎn)加以統(tǒng)一成為氣相熱解導(dǎo)致生成各種亞類型破 材料的統(tǒng)一理論被美國賓夕法尼亞州立大學(xué)的金尼所完成。他從20世紀(jì)50年代對烴類的氣相熱解反應(yīng)動力學(xué)和機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)工作，在第三次國際碳材料會議（1957年）的一篇總結(jié)論文中報道了幾種亞類型的氣相碳材料，即 表面碳材料薄膜、淺灰金屬光澤〈I型碳材料）、厚碳材料膜（II型碳材料）、海綿 狀碳材料、黑褐色（瓜型碳材料）、炭黑（漢型碳材料）。當(dāng)苯在900?1400 度以很 低濃度的氣體通過反應(yīng)管時，主要生成I型碳材料。當(dāng)將反應(yīng)物濃度提高時，隨著 反應(yīng)時間的延長，開始生成粗糙表面的薄膜逐漸轉(zhuǎn)換成氣相中生長的羽毛狀物，反|： HP Presario CQ40電池 應(yīng)時間進(jìn)一步增加使碳材料膜最后成為厚碳材料膜。在同一反應(yīng)器之下游堆積有海 綿狀碳材料，最后在氣流出口處沉降有炭黑堆積物。他推測了4種碳材料的生成機(jī)理：薄碳材料膜乃是在完全排除氣相反應(yīng)的條件下完全由反應(yīng)物直接碰撞表面而被吸附后在表面上進(jìn)行脫氫聚合而成，厚碳片乃是氣相反應(yīng)和純表面熱 解過程的混合生成物。海綿碳則由于更深度碳化液滴在氣相凝聚、落到反應(yīng)器下游，最終碳化而成。炭黑則為純氣相生成液滴在氣相中吸收氣體多環(huán)芳烴（反應(yīng)物 的氣相熱解初期生成物）而長大并最終在氣相中單獨(dú)碳化而成。


碳化過程和石墨化過程