Moč grafita visoke-čistosti ne gre podcenjevati, ker je-iskana izbira v vrhunski-industriji. S svojimi odličnimi samo-mazalnimi lastnostmi, visoko trdnostjo, dobro električno prevodnostjo, odpornostjo na kisline in alkalije, odpornostjo proti koroziji, odpornostjo na visoke temperature, majhnim razteznim koeficientom, odlično kemično stabilnostjo, visoko zmogljivostjo tesnjenja ter enakomerno in gosto strukturo, se trdno uveljavlja v panogah, kot so elektrotehnika, metalurgija, nacionalna obramba in vesoljska industrija, energetika in kemijsko inženirstvo. Poleg tega ima osrednji položaj na nastajajočih področjih, kot so tretja-generacija polprevodnikov, jedrska industrija in fotovoltaika, in ga je mogoče obravnavati kot "ključni del" tehnološkega razvoja.
Dve porodni poti: naravna in umetna "očiščevalna pot"
Grafit visoke-čistosti je mogoče razvrstiti v naravni grafit visoke-čistosti in umetni grafit visoke-čistosti glede na surovine in metode priprave. Naravni grafit visoke-čistosti se pogosto uporablja na različnih področjih zaradi svoje odlične električne prevodnosti in lastnosti prenosa toplote, na primer v ognjevzdržnih materialih,-prevlekah proti rji, ogljikovih elektrodah, generatorjih, mazivih in zaščitnih materialih v jedrski industriji. Po drugi strani pa se umetni grafit visoke -čistosti uporablja v pred-pečenih anodah, posebnem grafitu in jedrski industriji zaradi enotne morfologije in porazdelitve velikosti delcev.
Proizvodnja grafita visoke-čistosti iz naravnega grafita pogosto vključuje najprej uporabo metode flotacije za začetno čiščenje grafitne rude, nato uporabo metode-kisline ali metode vodikovega fluorida za nadaljnje čiščenje flotacijskega koncentrata in končno pridobivanje produktov grafita visoke-čistosti z metodami visoko-temperature ali metodami visoko{4}}temperaturnega kloriranja. Vendar pa se umetni grafit visoke-čistosti na splošno pridobiva tako, da se surovine najprej predelajo in nato postavijo v posebej zasnovano visoko-temperaturno reakcijsko peč za grafitizacijo in čiščenje. Glavni postopek je uporaba izjemno visoke temperature peči za grafitiziranje naftnega koksa in asfaltnega koksa ter uvajanje halogenskih plinov, ki reagirajo z nečistočami, kar povzroči njihovo izhlapevanje in izhlapevanje, s čimer dobimo grafit visoke-čistosti.
Ne glede na to, ali gre za proizvodnjo naravnega grafita visoke-čistosti ali umetnega grafita visoke-čistosti, veljajo stroge zahteve za kakovost surovin. Da bi dosegli zahteve po grafitu visoke-čistosti iz naravnega grafita, lahko proizvodne potrebe zadosti samo-temperaturni metodi. Vendar ima visoko{6}}temperaturna metoda visoko porabo energije in visoke zahteve za opremo, zato ima tudi določene zahteve glede kakovosti surovin. Običajno za čiščenje uporablja grafitne izdelke s čistostjo 99 %, pridobljene z drugimi metodami čiščenja, s čimer na koncu doseže zahtevo 99,99 % grafita visoke -čistosti. Za proizvodnjo umetnega grafita visoke -čistosti se pogosto izbere-petrolkoks visoke kakovosti in asfaltni koks. Vsebnost pepela v naftnem koksu mora biti nižja od 0,5 %, običajno pa se za proizvodnjo uporablja le naftni koks z nizko vsebnostjo-žvepla. Zato je vsebnost žvepla v petrolkoksu pod 0,5 %.
»Sijaj na vrhunskem-polju«: uporaba grafita visoke-čistosti
Industrije, ki kot surovino uporabljajo grafit visoke-čistosti, se večinoma osredotočajo na visoko{1}}tehnološka področja, kot so polprevodniški materiali, fotovoltaika, grafen in jedrski grafit.
Polprevodniški materiali-tretje generacije
V industriji polprevodnikov se izdelki iz grafita pogosto uporabljajo v opremi za visoko{0}}temperaturno toplotno obdelavo, kot so peči za rast kristalov, peči za karbonizacijo in peči za grafitizacijo. Grafitni izdelki visoke-čistosti, ki se uporabljajo v tretji-generaciji polprevodniškega silicijevega karbida, vključujejo grafitne lončke za rast kristalov, grafitne grelnike in grafitni prah itd. Čistost teh izdelkov ima odločilno vlogo pri kakovosti kristalov silicijevega karbida.
Trenutno večina podjetij pri izdelavi monokristalov silicijevega karbida uporablja metodo fizičnega transporta pare. Pri tej metodi je prah silicijevega karbida postavljen na dno grafitnega lončka, zarodni kristal silicijevega karbida pa na vrh grafitnega lončka. Nato se grafitni lonček segreva, dokler silicijev karbid ne doseže temperature sublimacije. Kasneje prah silicijevega karbida postopoma razpade v plinaste snovi, kot so hlapi Si, Si2C in SiC2. Te snovi bodo postopoma sublimirale do vrha lončka pod aksialnim temperaturnim gradientom in kondenzirale na površini zarodnega kristala SiC na vrhu lončka, s čimer bodo nastali monokristali silicijevega karbida.
Jedrski grafit
Jedrski-grafit visoke-čistosti je široko uporabljen material v jedrski energiji. Grafitni materiali jedrske kakovosti so uporabljeni v jedru
visokotemperaturni plinsko-hlajeni reaktorji, kot so cevi, gorivni elementi in podporne komponente.
Grafit jedrske-razrednosti mora biti grafit visoke-čistosti. Grafit visoke -čistosti je v glavnem sestavljen iz agregatov, veziv in impregnacij. Agregati so večinoma sestavljeni iz igličastega-petrolkoksa in asfaltnega koksa. Jedrski-grafit visoke-čistosti ima razmeroma stroge zahteve za nadzor elementov v sledovih. V nepredušnem stanju je podvržen dolgotrajni-visoki{11}}temperaturni kalcinaciji za čiščenje, odstranjevanje nečistoč in zmanjšanje vsebnosti elementov v sledovih, kot so halogeni in kovine z nizkim{12}}tališčem-. Karbonizacijsko oblikovanje grafita jedrske-razreda visoke-čistosti vključuje postopek izostatičnega stiskanja. Material se postavi v kalup za elastično telo, tesno zapre, nato pa se odstrani zrak, da se ohrani vakuumsko okolje. Kalup je nameščen v izostatični hidravlični cilinder, izotropna tekočina pa izvaja enak pritisk na kalup, prenaša pritisk na ogljikov material, zaradi česar postane surovina gosta.
Fotovoltaično polje
V fotovoltaični industriji, zlasti kot elektrodni material za sončne celice, ima grafit široko uporabo. Zaradi odlične prevodnosti in kemične stabilnosti je idealen material za izdelavo elektrod sončnih celic. Poleg tega je peč za rast silicijevih monokristalov tipa pull- glavna oprema za pripravo silicijevih monokristalnih materialov. Ogrevalni sistem monokristalne peči vključuje predvsem grafitne grelnike visoke -čistosti, kvarčne lončke, grafitne lončke in izolacijske materiale itd. Z uporabo enosmernega električnega toka v grafitnem grelniku je zagotovljen toplotni vir za taljenje polikristalnega silicijevega surovine. Moč grelnika je mogoče prilagoditi z napetostjo ali tokom napajalnika. Toplota, ki jo sprošča grelec, je izolirana z izolacijskim sistemom, ki lahko tvori okolje toplotnega polja, primernega za rast monokristalov silicija.
Grafen
Grafen je trenutno najtanjši nanomaterial na svetu, odlikuje ga visoka kemična stabilnost in toplotna stabilnost ter odlične mehanske in električne lastnosti. Ima široke možnosti uporabe. Glavna surovina za pripravo grafena je grafit visoke-čistosti.
drugi
Na bolj zahtevnem letalskem in vesoljskem področju je grafit visoke-čistosti še vedno izjemno uspešen. Uporablja se v oblogah grla šob repov raketnih motorjev, moderatorju nevtronov atomskih reaktorjev, toplotni izolaciji in materialih, odpornih na toploto-projektilov, in celo radijskih povezavah in prevodnih strukturnih materialih na umetnih satelitih, za vse je značilna prisotnost grafita visoke-čistosti.
