ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Пористая структура и ее влияние на свойства углеродных материалов из "Высокопористые углеродные материалы" Материалы на основе углерода, объединяемые термином углеграфитовые, принадлежат к группе дисперсных структур. Различия в исходном сырье и условиях производства позволяют получать углеграфитовые материалы с резко отличными свойствами. Кроме того, различия в структуре углеродов, обнаруживаемые рентгено-и электронографическими методами, обусловлены способностью атома углерода находиться в различных валентных состояниях и образовывать связи разных типов. Это открывает перед химической технологией углерода большие возможности в создании материалов с заданной структурой и свойствами, отвечаюш,их требованиям современной и будуш,ей техники. Обычно качество материалов на основе углерода характеризуется эмпирическими соотношениями, которые относятся только к данному конкретному материалу или его партии, образцу. Поэтому наряду с использованием такой, до некоторой степени произвольной, характеристики целесообразно определить хотя бы в широких пределах различные пористые структуры, наиболее характерные для углеродных материалов. Для каждой области использования этих материалов необходимо иметь как можно больше характеристик структурных особенностей, что может служить критерием применимости данного углеродного материала [1]. [c.7] Для достоверного описания реальных структур необходимо их комплексное изучение разными методами (адсорбционные, капиллярная конденсация, ртутная поро-метрия, оптическая и электронная микроскопия, малоугловое рассеяние рентгеновских лучей и др.). [c.8] Для математического описания структуры пор твердых тел, применяемых при разделении суспензий и бар-ботировании жидкостей, в качестве электродов топливных элементов, в сорбционной технике, гетерогенном катализе, в процессах тепло- и массопереноса, а также при решении задач подземной гидродинамики используют несколько моделей пористых тел [2—9]. [c.9] Вопросы описания структуры даже моделей очень сложны. Начало работам по изучению модельных структур было положено в XVII в. Гуком, однако до сих пор описание структуры реальных пористых тел является весьма сложной задачей. [c.9] Анализ моделей пор, отличных от параллельных цилиндрических капилляров (Адзуми, 1937 г. Карман, 1956 г.), или щелей с параллельными стенками [8], был предпринят лишь в 50-х годах XX в. [А. В. Киселев (1954 г.)]. Основной недостаток капиллярной модели заключается в том, что она описывает структуру и свойства (например, проницаемость) только анизотропных сред. Было предложено несколько ее модификаций, но они не решали кардинально вопрос максимального приближения модели к реальным структурам. В дальнейшем капиллярная модель была дополнена элементами, учитывающими изменение сечения капилляров по длине, но без учета разветвленности пор, что имеет место в реальных пористых средах. Модель пересекающихся пор (не более трех) переменного сечения (ветвящиеся гофрированные поры) анализируется на примере заполнения пористой среды (электрод топливного элемента) несмачивающей жидкостью (ртуть) [7]. При этом рассчитанные параметры идеальной среды сравниваются с исправленными данными ртутной порометрии для реальных пористых структур. [c.9] Термин размер пор имеет смысл в случае определенной модели, для которой этот размер может быть найден путем геометрических построений или математических расчетов. Применительно к реальным пористым структурам этот термин, строго говоря, не имеет смысла ввиду его неопределенности, хотя и предпринимались попытки придания ему смысловой нагрузки. Так, Шейдег-гер (1957 г.) предлагал определять радиус поры в любой точке порового пространства как радиус наибольшей сферы, включающей эту точку и целиком остающийся в пределах поры. Однако такое определение весьма абстрактно и не может быть реализовано в практических расчетах. [c.10] Радиус Гакв, определяемый по формуле Томсона (Кельвина), имеет смысл только длд капиллярной модели. Если же поры нецилиндрические, радиус Кельвина не соответствует параметру, описывающему реальные поры. Примеры соотношений между радиусом Кельвина и характеристическими размерами пор для относительно простых конфигураций пор и пористых сред на основе геометрических построений даны в обзоре [9, с. 95]. [c.10] В другом случае углеродные материалы характеризуются меньшей пористостью, кристаллиты имеют достаточно большие размеры и тенденцию к образованию графитоподобных слоев и пакетов при термообработке, начиная с температур выше 1700 °С. Но даже при использовании сырья, дающего мягкий графит, пористость последнего может изменяться в зависимости от условий его производства. [c.11] Для высокопористых углеграфитовых материалов, получаемых по классической электродной технологии (корпускулярные структуры), характер пористости определяется гранулометрическим составом частиц наполнителя или специально вводимого в исходную шихту по-рообразователя. Характер пористой структуры и определяемые ею свойства карбонизованных продуктов — активных углей, являющихся смешанными структурами [3], зависят от многих факторов технологии (исходное сырье и условия его карбонизации, способ активации и условия его проведения [10, И]). [c.11] Дубининым изучено влияние температуры термообработки и химических активаторов на процесс формирования пористой структуры активных углей и зависимость их адсорбционных свойств от характера структуры [14]. Формирование структуры и свойств углеграфитовых материалов в основном электротехнического назначения на основе различных саж и коксов рассматривал А. С. Фиалков [15]. Исследована зависимость различных свойств (газопроницаемость, удельное электросопротивление, прочностные характеристики) пористых углеродных материалов от характера их пористости [16, 17], а также влияние ряда технологических параметров (условия формования заготовок, скорость подъема температуры при обжиге, пропитка и уплотнение, температура термообработки, вальцевание и др.) на формирование структуры и свойств углеграфитовых материалов [18—25]. Ряд работ, например, [26, 27] посвящен влиянию пористости на теплопроводность пористых углеродных материалов, широко применяющихся в качестве высокотемпературной теплоизоляции. [c.12] Тщательно изучено влияние пористости на свойства (тепло- и электропроводность, модуль упругости) графитов с использованием электронной микрографии, дифракции рентгеновских лучей, ртутной порометрии, газопроницаемости и плотности по гелию [27]. [c.12] Вернуться к основной статье