Hiiligrafiitin periaate sisältää pääasiassa sen muodostumisprosessin sekä fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet.
Muodostumisperiaate
Hiiligrafiitin muodostuminen saavutetaan pääasiassa käsittelemällä hiilimateriaalia korkeassa lämpötilassa. Korkean lämpötilan ympäristössä hiiliatomit järjestäytyvät uudelleen ja yhdistyvät muuttuen epäjärjestyneestä rakenteesta järjestetyksi kerrosrakenteeksi muodostaen grafiittia. Erityisprosessi sisältää seuraavat vaiheet:
Eristä ilma ja vahvista lämpöä: Lämmitä hiilielementti korkeassa lämpötilassa hapettumisreaktion välttämiseksi.
Karbidin muunnosmekanismi: Hiilimateriaali muodostaa karbidia erilaisten mineraalien kanssa ja hajoaa sitten metallihöyryksi ja grafiitiksi korkeassa lämpötilassa. Nämä mineraalit toimivat katalyytteinä grafitointiprosessissa.
Uudelleenkiteytysteoria: Hiilen raaka-aineessa on erittäin pieniä grafiittikiteitä. Korkeassa lämpötilassa nämä kiteet hitsataan yhteen hiiliatomien ainutlaatuisuuden ansiosta, jolloin muodostuu suurempia grafiittikiteitä.
Mikrokiteiden kasvuteoria: Lämmön vaikutuksesta polysykliset aromaattiset yhdisteet käyvät läpi sarjan pyrolyysireaktioita ja muodostavat lopulta valtavia tasomaisten molekyylien aggregaatioita, jotka muodostavat satunnaisesti pinottu kuusikulmainen hiiliverkostotason, eli mikrokiteitä.
Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
Grafiitti on hiilen allotrooppi, jossa jokainen hiiliatomi on yhdistetty kolmeen muuhun hiiliatomiin kovalenttisilla sidoksilla. Jokainen hiiliatomi säilyttää edelleen yhden vapaan elektronin siirtääkseen varauksen, joten grafiitti voi johtaa sähköä. Sillä on vakaat kemialliset ominaisuudet, se on korroosionkestävä, eikä sitä ole helppo reagoida happojen, alkalien ja muiden aineiden kanssa. Grafiitin kiderakenne on kerrostettu ja koostuu monista kuusikulmioista, mikä tekee siitä hyvän johtavuuden ja voitelevuuden.
