Le graphite peut se rétracter dans certaines conditions, notamment lorsqu'il est exposé à l'air à des températures élevées, ce qui entraîne une oxydation et une perte d'épaisseur.
Cependant, sous traitement thermique dans une atmosphère inerte, le graphite peut devenir plus solide et sa résistance mécanique augmente.
1. Oxydation et rétrécissement
Le graphite est sensible à l'oxygène.
Lorsqu'il est exposé à l'air à des températures élevées, il commence à s'oxyder aux alentours de 500°C (932°F).
Ce processus d'oxydation peut entraîner une perte de masse rapide, jusqu'à 1 % par jour dans des conditions spécifiques.
L'exposition répétée à de telles conditions entraîne une perte d'épaisseur du graphite, ce qui peut éventuellement conduire à une défaillance structurelle.
Ce retrait est le résultat direct de l'interaction du matériau avec l'oxygène, qui décompose la structure du graphite.
2. Traitement thermique et renforcement
À l'inverse, lorsque le graphite est chauffé dans une atmosphère inerte, il subit un processus appelé graphitisation.
Au cours de ce processus, les structures des atomes de carbone passent d'un état désordonné à un cristal 3D parfait de graphite pur.
Ce processus implique de chauffer le graphite jusqu'à 3000°C.
Cela permet aux petits domaines de molécules de graphène de croître et de s'aligner, ce qui conduit à des couches plus grandes et plus droites.
Cet alignement et cette croissance renforcent la résistance mécanique du graphite, qui devient plus solide à mesure que la température augmente.
Les contraintes internes qui se produisent à température ambiante diminuent avec l'augmentation des températures de traitement, ce qui contribue encore à accroître la résistance mécanique.
3. Impact sur la conception et la fonctionnalité
La capacité du graphite à se renforcer lorsqu'il est chauffé dans une atmosphère inerte permet des conceptions plus petites et moins de systèmes de support de fixation.
Cela peut conduire à des lots plus importants dans les applications industrielles.
Cependant, lorsque le graphite est utilisé dans des environnements où il est exposé à l'air à des températures élevées, la formation d'un film protecteur d'oxyde de silicium sur la surface peut contribuer à prolonger sa durée de vie.
Si ce film protecteur se fissure en raison des fluctuations de température, la protection antioxydante s'affaiblit, ce qui entraîne une augmentation de la valeur de résistance de la tige de graphite.
4. Polyvalence dans les applications de haute technologie
En résumé, le graphite peut effectivement se rétracter sous l'effet de l'oxydation lorsqu'il est exposé à l'air à des températures élevées.
Mais il peut aussi devenir plus résistant grâce à un traitement thermique contrôlé dans une atmosphère inerte.
Les propriétés du graphite, y compris sa tendance à se rétracter ou à se renforcer, dépendent fortement des conditions auxquelles il est soumis.
Cela en fait un matériau polyvalent dans diverses applications de haute technologie.
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