熱解炭（pyrolytic carbon graphite）是指碳氫化合物氣體在熱固體表面上發生熱分解並在該固體表面上沉積的炭素材料，它不是真正的石墨而是炭素材料，一般說高於1800℃沉積的炭稱為熱解石墨，低於此溫度的為熱解炭。早在1880年Sawyer等用碳氫化合物氣體在燈絲上首次獲得熱解石墨。20世紀40年代末至50年代末初Brown等用直接通電法得到了小片熱解石墨，測定了炭的一些性能，從而引起了廣泛的注意和興趣。在1960年前後美國已能製取尺寸較大和異形的部件，用於宇航領域。
基本介紹
- 中文名：熱解炭
- 外文名：pyrolytic carbon graphite
- 學科：冶金工程
- 領域：能源
- 範圍：冶煉
- 屬性：炭素材料
簡介,熱解炭的分類及特徵,熱解溫度對生物質熱解炭產量的影響,
簡介
熱解炭（pyrolytic carbon graphite）是指碳氫化合物氣體在熱固體表面上發生熱分解並在該固體表面上沉積的炭素材料，它不是真正的石墨而是炭素材料，一般說高於1800℃沉積的炭稱為熱解石墨，低於此溫度的為熱解炭。早在1880年Sawyer等用碳氫化合物氣體在燈絲上首次獲得熱解石墨。20世紀40年代末至50年代末初Brown等用直接通電法得到了小片熱解石墨，測定了炭的一些性能，從而引起了廣泛的注意和興趣。在1960年前後美國已能製取尺寸較大和異形的部件，用於宇航領域。
熱解炭的分類及特徵
熱解炭是氣態碳氫化合物在熱基體表面通過脫氫作用而形成的炭材料。20世紀50年代-60年代熱解炭材料在工業生產中得到成功套用後，隨著研究的深入，其作為結構和功能材料在航空、航天、原子能、醫學、電子、機械等領域都得到了越來越廣泛的套用。
根據熱解炭材料的微觀結構可以將其分為各向異性和各向同性熱解炭。由於各向同性熱解炭材料結構緻密、晶粒尺寸小、性能均一，因此除具備一般炭質材料的耐高溫、潤滑、耐磨損等共性優點外，還具有強度高、不透氣、可加工性能優良等特點。各向同性熱解炭材料作為塗層材料已成功套用於醫學、原子能等領域，同時其塊體材料作為高性能機械密封組件也成功套用於機械、航天、航空、船舶等領域。採用流化床和滾動床沉積工藝對各向同性熱解炭材料的塗層工藝進行了很多研究，但製備的樣件尺寸一般小於30 mm、塗層厚度小於3mm。作為機械密封使用的各向同性熱解炭材料一般需要厚度大於5mm、樣件尺寸大於50mm，因此我國函需開展大尺寸各向同性熱解炭塊體材料的製備工藝、性能與結構和套用等研究。
熱解溫度對生物質熱解炭產量的影響
生物質熱解規律的影響因素主要有熱解溫度、升溫速率、顆粒尺寸以及灰分含量等，其中熱解溫度對生物質熱解產物的分布起到了決定性的作用。下圖給出了芸香木和稻殼熱解所得到的炭產量隨熱解溫度變化的規律，2種物料熱解得到的炭產量都隨溫度升高而有所下降，300℃時，芸香木和稻殼的炭產量分別是28. 38%和45. 84%，當溫度上升到600℃時，它們各自的產量分別降低到7. 55%和15.45%。當溫度較低時，芸香木和稻殼中的高分子組分中部分鍵能較弱的分子鍵發生斷裂而形成揮發分釋放到氣相空間，隨著溫度的不斷升高，發生斷裂的分子鍵越來越多，形成的揮發分也逐步增加，從而炭產量有所降低。隨著溫度的進一步升高，500℃以後曲線略有平緩趨勢，則說明500℃以後生成的揮發性產物逐漸減少。
