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Tópicos a serem discutidos:. Generalidades. Comparação grafite × diamante. Estrutura cristalina do grafite. Estrutura de bandas do grafite. Propriedades elétricas e magnéticas. Propriedades térmicas. Preparação de materiais grafíticos. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Tópicos a serem discutidos:
Generalidades.
Comparação grafite × diamante.
Estrutura cristalina do grafite.
Estrutura de bandas do grafite.
Propriedades elétricas e magnéticas. Propriedades térmicas.
Preparação de materiais grafíticos.
http://www.cce.ufes.br/jair/web/mcs1.htm
Propriedades térmicas do grafite:
Calor específico.
Condutividade térmica.
Coeficientes de expansão térmica.
Interpretação:
Contribuição das vibrações da rede (fônons)
propriedades mecânicas
Contribuição eletrônica
densidade de portadores de
carga
cal/mol.K63 NkcV
Altas temperaturas - Lei de Dulong-Petit:
Variação térmica do calor específico:
TATTcV 3)(
Baixas temperaturas:
Fônons Elétrons
Calor específico do diamante:
Calor específico do grafite:
cal/mol.K2RTVc
Calor específico do grafite – baixas temperaturas
2~ TcV
vck P3
1
Contribuição dos fônons:
Condutividade térmica do grafite:
cP: calor específico
: velocidade de propagação dos fônons
: livre caminho médio dos fônons
1
3
22
Te
kk
Contribuição dos elétrons:
T: temperatura: resistividade elétrica
limites cristalinos
espalhamento fônon-fônon
Condutividade térmica do grafite:
Condutividade térmica do grafite:
Anisotropia: ka / kc
Condutividade térmica do grafite – direção a:
Relação de Wiedemann-Franz:
218 .Kcal.s.1059,0 T
k contribuição eletrônica
Grafite: condutividade térmica via fônons
Expansão térmica do grafite – direção a:
Expansão térmica do grafite – direção a:
Expansão térmica do grafite – direção c:
Expansão térmica do grafite – direção c:
Preparação de materiais grafíticos:
Partindo de coque + ligante.
Extrusão ou compressão.
Tratamentos térmicos (3000ºC) grafitização.
Densidade ~ 1,6 a 1,7 g/cm3.
Rota convencional:
Pirólise de vapores contendo carbono.
Deposição sobre substrato aquecido (2000ºC).
Alta anisotropia.
Densidade ~ 2,23 g/cm3.
Tratamentos térmicos sob tensão (3000ºC).
Produção de HOPG (“highly oriented pyrolytic graphite”).
Grafite pirolítico:
Processos de moldagem:
Temperaturas envolvidas:
Influência dos parâmetros de preparação:
Grafitização – difratogramas de raios X: