作为一种极为重要的战略性基础材料,各向同性高强石墨通常
指抗弯强度>35MPa 的块体石墨材料(具有高强度、高密度和高纯
度的三高石墨通常称其为高端石墨或特种石墨)。由于其具有自润
滑性能、易成型加工、良好的导热导电性能、热稳定性能以及化学
性能稳定等系列优点,并且能够在非氧化性环境中承受 3000℃左
右的高温,因此可以作为在高温、高压等极端条件下使用的关键材
料,已经被广泛应用在冶金、机械、电气、石油化工、半导体等领域。例如:在机械加工领域的高性能石墨
材料用于电火花加工电极;半导体行业中采用高纯石墨用于制备单
晶硅提拉用加热器、坩埚、盘子、硅晶片表面成层用架子、硅片外
延生长用感受器、半导体热处理用夹具;在核工业领域如原子反应
堆中作为中子减速剂、反射剂使用的高性能石墨等。高强石墨的制
备一般以石油焦或沥青焦为主要原料,采用树脂为粘结剂,首先在
软化点温度以上进行混合,然后经过冷等静压成型,随后在
700~1200°C 反复浸渍-重新碳化,最后在 2500~3000°C 进行石墨
化得到最终产品,制备周期在 60 天以上,所以制备过程存在巨大
的能源消耗和环境污染问题。
本课题组开发了一种低温快速烧结制备高强石墨的新技术,获得了致密度>1.8g/cm3、抗弯强度>120MPa 的高强石墨材料,性能优于美国 POCO 公司 EDM-AF5 和法国美尔森 DS-4 等高端石墨产品。