A széngrafit elve elsősorban a képződési folyamatát, valamint a fizikai és kémiai tulajdonságait foglalja magában.
Kialakítási elv
A széngrafit képződését főként szénanyagok magas hőmérsékletű kezelésével érik el. Magas hőmérsékletű környezetben a szénatomok átrendeződnek és egyesülnek, rendezetlen szerkezetről rendezett réteges szerkezetre váltva grafitot képezve. A konkrét folyamat a következő lépéseket tartalmazza:
A levegő elkülönítése és a hő erősítése: Az oxidációs reakció elkerülése érdekében melegítse fel a szénelemet magas hőmérsékleten.
Karbid konverziós mechanizmus: A szénanyag különböző ásványokkal karbidot képez, majd magas hőmérsékleten fémgőzre és grafitra bomlik. Ezek az ásványok katalizátorként működnek a grafitosítási folyamatban.
Átkristályosítási elmélet: A szén nyersanyagában rendkívül kicsi grafitkristályok találhatók. Magas hőmérsékleten ezeket a kristályokat a szénatomok egyedisége hegeszti össze, így nagyobb grafitkristályok keletkeznek.
Mikrokristálynövekedés elmélet: Hő hatására a policiklusos aromás vegyületek pirolízis-reakciók sorozatán mennek keresztül, és végül hatalmas síkmolekulák aggregációit hoznak létre, amelyek véletlenszerűen egymásra rakott hatszögletű szénhálózati síkot, azaz mikrokristályokat alkotnak.
Fizikai és kémiai tulajdonságok
A grafit egy szén allotróp, amelyben minden szénatom kovalens kötéssel kapcsolódik három másik szénatomhoz. Minden szénatom még megtart egy szabad elektront a töltés átadásához, így a grafit képes vezetni az elektromosságot. Stabil kémiai tulajdonságokkal rendelkezik, korrózióálló, savakkal, lúgokkal és egyéb anyagokkal nem könnyen reagál. A grafit kristályszerkezete réteges és sok hatszögből áll, ami jó vezetőképességet és kenést biztosít.
