石墨制品的主要用途

石墨制品的主要用途

一、在宇航工业中的应用

     利用热解炭和热解石墨两个互相垂直方向的高度各向异性和所具有的耐温、耐腐蚀及比强度高等优点，因此可用于导弹及宇宙飞船的再入头锥及防热罩、固体火箭发动机喷管喉衬等部件。在人造卫星及宇宙飞船上，除把热解炭做成各种小型姿态喷管及燃烧室外，还根据热解炭在垂直层面方向的高抗磁性能，成功地用于人造卫星的姿态控制阻尼装置上。

二、在原子能工业中的应用

    利用热解炭的不透气、高纯度及优越的核物理性能它可以作为反应堆核燃料的表面 涂层或反皮堆内的管道材料表面涂层。目前，一些高温气冷反成堆所用的核燃料颗粒, 就是用气态炭氢化合物为原料，直接沉积在核燃料颗粒表面，形成一层薄薄的热解炭包壳。这种包壳燃料的燃料核直径只有0.2 ~ 0.9毫米，沉积热解炭后的包壳燃料粒子直径小于1毫米。这种热解炭涂层事实上由内外两层组成，内层为低密度的多孔质，而外层为密度和强度都比较大的各向同性热解炭（利用甲烷为原料，在1450ºC时沉积可以得到各向同性结构的热解炭）。这一类热解炭包壳燃料在高温下具有良好的物理性能，如能保持极好的不渗透性,不致泄漏出氙等有害的核裂变产物，并且导热性很高，这些都是核反应堆所要求的。

三、在电子及半导体工业中的应用

     已经利用热解石墨的高度各向异性，制成高功率M离子激光管的放电腔及电子管的栅极。热解石墨栅极比钼栅极性能好，使用寿命长。在半导体工业中使用的许多高纯石墨器件，如舟皿、坩埚、外延炉的表面涂上热解石墨后，产品质景及使用寿命都有提高。

四、在机械及仪器工业中的应用

     由于热解炭的高度不渗透性及经过石墨化温度处理后具有的优良特性，可以作为耐高温、耐腐蚀的介质密封垫或热绝缘材料。热解心墨接近于石墨单晶体的结构，因而对射线和光表现出选择性的特征。所以，热解石墨可以制作中子晶体光谱仪的单色器、过滤器以及x射线单色器

五、在冶金工业及化学分析中的应用

     生产硬质合金时所用的热压石墨模具，涂一层热解石墨后不仅可以延长模具寿命， 而且可以提高硬质合金的质量。在浇注钛合金陶瓷模具上沉积一层热解炭，效果亦很好。利用热解石墨的纯度高、耐腐蚀及不渗透等特性，可以制成热解石墨坩埚用于放射性材料的强碱融熔分析方面，其使用效果优于铂或银质坩埚。

六、在医疗事业中的应用

     利用热解炭的化学惰性和对血液不起任何化学反应及不会使血液凝固的特性，可制成热解炭沉积人造心脏瓣膜，用于患有主动脉瓣、二尖瓣动脉瓣、风湿性心脏瓣膜病者作临床更换手术。人造心脏瓣膜由阀体、定位框架和缝合环三部分组成，阀体内部为一里蝶片状的各向同性石墨基体，在基体外表沉积一层含娃各向同性热解炭，这一层热解炭不仅有很好的抗凝血性能，而且有很高的强度和耐磨性能。因此，这种以石墨为基体的各向同性热解炭制成的人造心脏瓣膜可以使用数十年。

遭受到粉碎性骨折或骨骼坏死的肢体要恢复生理功能，需要用某些材料去替换，这些材料必须有很高的机械强度、耐磨、与血液及肌体组织不起反应等性能。到目前为止，人造关节及人造骨主要用不锈钢或某些品种的塑料以及某些陶瓷材料。但这些材料都存在不同程度的缺陷，比如金属材料可能引起电解反应，长期使用后的疲劳，对肌体及血液的化学反应,生理上导致过敏等；塑料有老化、变脆及单体状态冇毒性反应，而且可能存在致癌因素等。

最近，应用涂有热解炭的高强石墨作为人造关节及人造却受到重视，而且进行临床使用，取得了良好的效果。临床使用情况说明，热解炭有很好的生物适应性，对肌体及血液无任何反应，没有生物毒性，以及从机械强度、弹性模M或耐磨性等方面看，都是很理想的材料。我国最近试制的炭质人造的物理性能如表7 - 7所示。

 

七、用热解炭和热解石墨增强石墨制品或炭纤维制品

用热解炭增强的石墨块体，其抗压强度可提高三倍以上，并且具有较低的气体渗透率及比电阻,用这种方法得到的复合材料，可用作各种腐蚀性的熔盐电解中的电极。热解炭增强纤维是目前具有很大前途的新型材料，主要用于宇航及导弹工业中。