Graphit kann unter bestimmten Bedingungen schrumpfen, insbesondere wenn er bei hohen Temperaturen der Luft ausgesetzt ist, was zu Oxidation und Dickenverlust führt. Durch eine Wärmebehandlung in einer inerten Atmosphäre kann Graphit jedoch stärker werden und seine mechanische Festigkeit steigt.
Oxidation und Schrumpfung:
Graphit ist sauerstoffempfindlich, und wenn er bei hohen Temperaturen der Luft ausgesetzt wird, beginnt er bei etwa 500 °C zu oxidieren. Dieser Oxidationsprozess kann zu einem schnellen Masseverlust führen, der unter bestimmten Bedingungen bis zu 1 % pro Tag betragen kann. Wenn der Graphit wiederholt solchen Bedingungen ausgesetzt wird, verliert er an Dicke, was schließlich zu einem Strukturversagen führen kann. Diese Schrumpfung ist eine direkte Folge der Wechselwirkung des Materials mit Sauerstoff, der die Graphitstruktur auflöst.Wärmebehandlung und Verfestigung:
Wird Graphit dagegen in einer inerten Atmosphäre erhitzt, durchläuft er einen Prozess, der als Graphitisierung bezeichnet wird und bei dem sich die Kohlenstoffatomstrukturen von einem ungeordneten Zustand in einen perfekten 3D-Kristall aus reinem Graphit verwandeln. Bei diesem Prozess wird das Graphit auf bis zu 3000 °C erhitzt, wodurch die kleinen Domänen der Graphenmoleküle wachsen und sich ausrichten können, was zu größeren, geraden Schichten führt. Diese Ausrichtung und dieses Wachstum verbessern die mechanische Festigkeit des Graphits, so dass es mit steigender Temperatur stärker wird. Die inneren Spannungen, die bei Raumtemperatur auftreten, nehmen mit steigenden Prozesstemperaturen ab, was ebenfalls zu einer höheren mechanischen Festigkeit beiträgt.
Auswirkungen auf Design und Funktionalität:
