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可膨胀性石墨薄片的膨胀特性不同于其他,受热达到一定温度时,由于吸留在层间点阵中化合物分解,可膨胀石墨便开始膨胀,称为起始膨胀温度,在1000℃时膨胀完全,达到体积。膨胀体积可以达到初始时的200倍以上。膨胀后的石墨称为膨胀石墨或石墨蠕虫,由原鳞片状变成密度很低的蠕虫状,形成了一个非常好的绝热层。膨胀石墨既是膨胀体系中的碳源,又是绝热层,能有效隔热,在火灾中具有热释放率低,质量损失小,产生的烟气少的特点。
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可膨胀石墨具有由碳元素组成的六边网平面层结构,在层平面上,碳原子以共价键结合,结合力强,层与层之间以极弱的范德瓦尔斯力结合,层间距离较大。因此,在适当的条件下,多种化学物质可以插入石墨层间,与碳原子结合形成新的化学相3354石墨层间化合物,这种未膨胀的石墨层间化合物是可膨胀石墨。
可膨胀石墨加热到适当的温度后瞬间分解,产生大量气体,沿轴向膨胀蠕虫状的新物质——膨胀石墨。膨胀石墨保持鳞片石墨的分子结构,是元素碳的同素异形体,相邻的三个碳原子以SP2杂化轨道形成120角的共价键,高倍可膨胀石墨,具有耐热、导电、耐辐射、耐蚀、自润滑等多种性能。
同时膨胀石墨具有天然石墨所没有的特性,如轻质、多孔、柔软、可压缩等。因此,膨胀石墨在化学、电子、环境保护等领域具有良好的应用前景,特别是以主要成分开发的红外/毫米干扰烟雾剂和新型光宝吸收涂料,在应用于双模隐身干扰弹或隐身设备时,可以为战场目标提供高效的软防御被动干扰手段。这具有正确引导武l器打击,提高重要军l事、政治和经济目标自我打击的防御能力。石墨已成为传统工业和战略性新兴产业所需的矿物原料,被欧洲国家列为重要的战略资源,严格限制了开采和技术出口。
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化学氧化过程简单地包括氧化和嵌入。石墨的氧化是可膨胀石墨形成的基本条件,因为插层反应是否可以顺利进行,在于石墨层间的开放程度。而天然石墨在常温下具有很好的稳定性和耐酸碱性,所以不与酸碱发生反应。因此,氧化剂的加入成为化学氧化中不可或缺的关键成分。
氧化剂有很多种。一般使用的氧化剂为固体氧化剂(如重铬酸l钾、三氧化铬等)或一些液体氧化剂(如双l氧水、硝l酸等)。近年来发现,重铬酸l钾是制备可膨胀石墨常用的主要氧化剂。在可膨胀石墨的制备过程中,插层剂大多是酸。
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