石墨電極是指以石油焦、瀝青焦為骨料,煤瀝青為黏結(jié)劑,經(jīng)過原料煅燒、破碎磨粉、配料、混捏、成型、焙燒、浸漬、石墨化和機(jī)械加工而制成的一種耐高溫石墨質(zhì)導(dǎo)電材料,稱為人造石墨電極(簡稱石墨電極),以區(qū)別于采用天然石墨為原料制備的天然石墨電極【2】石墨電極主要以石油焦、針狀焦為原料,煤瀝青做結(jié)合劑,經(jīng)煅燒、配料、混捏、壓型、焙燒、石墨化、機(jī)加工而制成,是在電弧爐中以電弧形式放電能對爐料進(jìn)行加熱熔化的導(dǎo)體,根據(jù)其質(zhì)量指標(biāo)高低,可分為普通功率石墨電極、高功率石墨電極和功率石墨電極。石墨電極生產(chǎn)的主要原料為石油焦,普通功率石墨電極可加入少量瀝青焦,石油焦和瀝青焦含硫量都不能超過0.5%。生產(chǎn)高功率或功率石墨電極時還需要加針狀焦。鋁用陽極生產(chǎn)的主要原料為石油焦,并控制硫分不大于1.5%~2%,石油焦和瀝青焦應(yīng)符合國家有關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
石墨晶體的布里淵區(qū)是一個六角棱柱體。如果只討論石墨晶體層面的熱導(dǎo)率,作為一種簡化模型,只討論聲子在正六角形面上的運動情況就夠了。這種二維情況使問題大為簡化,處理較為方便。用n代表波數(shù),在[nx,ny]平面上,六角形截面的面積,可用一個半徑為nm的圓面來代表,由此得出公式(11),式(11)中a是石墨一個晶格參數(shù),a=0.246×10cm。nm就是聲子振動的波數(shù),即聲子在單位長度上的振動次數(shù)。聲子運動速度v與波數(shù)n的乘積是聲子的頻率,聲子的能量與頻率成正比。聲子的角頻率wm=2πvnm,而2πnm稱為角波數(shù),常記為qm。qm=1.55X10cm。把聲子的運動情況加以分類,每一類稱為一個聲子分支,每一分支給予一個代號。在布里淵區(qū)的正六角形層面上有好幾個聲子分支,主要的有3個:縱向分支,頻率為37THz,速度為vL=2.36×10cm/s;2.TA,橫向分支,頻率為25THz,速度為vT=1.59X10cm/s;3.低TA分支,又稱為彎曲振動分支,頻率為14THz,速度為vb=0.53×10cm/s。此外還有折疊LA分支、橫向光學(xué)分支TO等,這些非主要分支的頻率都低于4THz,而且與其他分支發(fā)生強烈的相互作用,因此小于4THz,即角頻率小于wc=2.5×10S的這些分支,在熱量傳輸中不起什么作用,可以忽略不計。wc稱為聲子角頻率下限。低TA分支的速度與LA、TA相比低很多,也可不予考慮。在這種大為簡化的情況下,只考慮LA、TA這兩個分支,并且只考慮熱導(dǎo),不涉及熱容。這就是所謂二維聲子氣模型。由此可定義一個德拜速度vD:
石墨粉是一種礦物粉末,主要成分為碳單質(zhì),質(zhì)軟,黑灰色;有油膩感,可污染紙張。硬度為1~2,沿垂直方向隨雜質(zhì)的增加其硬度可增至3~5。比重為1.9~2.3。在隔絕氧氣條件下,其熔點在3000℃以上,是耐溫的礦物之一。常溫下石墨粉的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定,不溶于水、稀酸、稀堿和有機(jī)溶劑;材料具有耐高溫導(dǎo)電性能,可做耐火材料,導(dǎo)電材料,耐磨潤滑材料。