Фольга из терморасширенного графита: Производство и характеристики

На первом этапе отбирают природный кристаллический графит с высоким содержанием углерода. Сырьё очищают от минеральных примесей механическими и химическими методами, обеспечивая высокую чистоту материала.

Графит подвергают обработке концентрированными кислотами (азотной или серной) в присутствии окислителей. Этот процесс создаёт интеркалированные соединения с увеличенным межслоевым расстоянием в кристаллической решётке. Для повышения антиокислительных свойств на этапе промывки может использоваться раствор фосфорной кислоты.

Интеркалированный графит быстро нагревают до температур порядка 900–1000°C, что вызывает резкое расширение материала в десятки и сотни раз. Полученный терморасширенный графит (ТРГ) приобретает ячеистую структуру с низкой насыпной плотностью.

Частицы ТРГ прокатывают на автоматизированных линиях под высоким давлением. Вальцы ориентируют графеновые слои, а сцепление между частицами обеспечивается Ван-дер-ваальсовыми силами без использования связующих добавок. Толщина материала регулируется в зависимости от требований к конечному продукту, в диапазоне 0,3-3,0 мм.

В процессе производства осуществляется непрерывный неразрушающий контроль плотности, толщины и однородности материала вдоль и поперёк линии прокатки, что обеспечивает стабильные эксплуатационные характеристики.

Готовую фольгу нарезают на рулоны шириной 0,5-1,5 м, упаковывают в инертной атмосфере. Для специализированных марок возможно нанесение защитных покрытий или дополнительная калибровка поверхности.

Технология производства позволяет сохранять естественную структуру графита, что гарантирует химическую инертность и температурную стабильность материала до 2200°C в инертной среде или вакууме. Ключевым отличием процесса является отсутствие связующих компонентов, что обеспечивает высокую чистоту (500-3000 ppm) и электропроводность графитовой фольги.

Получаемая по традиционной технологии графитовая фольга имеет достаточно высокое содержание всевозможных примесей (до 3000 ppm) поэтому, в случае применения её в процессах синтеза высокочистых материалов (например при выращивании монокристаллов полупроводниковых материалов) готовая фольга подвергается дополнительной термохимической очистке (до уровня зольности 20-100 ppm) в вакуумных высокотемпературных установках с дополнительной обработкой хлором или хлорсодержащими фреонами.