www.188betkr.com 讯提到石墨，你可能先想到铅笔芯、电池电极，但有一种升级版石墨——高纯石墨，早已悄悄渗透到航天、核电、半导体等尖端领域，成为支撑人类科技进步的“隐形功臣”。它以99.99%以上的高含碳量，自带“十八般武艺”，在极端环境中大展身手，今天就来揭开它的神秘面纱！
能成为高端产业的“香饽饽”，高纯石墨的实力可不容小觑，它凭借自润滑性好、强度大、导电性良好、耐酸耐碱、耐腐蚀、耐高温、膨胀系数小、化学稳定性优良、密封性能高、结构匀称致密等特点，稳稳扎根电气、冶金、国防航天、能源、化工等行业，更在第三代半导体、核工业、光伏等新兴领域占据核心地位，堪称科技发展的“关键拼图”。
来源：AMG石墨
两种诞生路径：天然与人造的“提纯赛道”
高纯石墨因原料和制备方法不同可以分为天然高纯石墨和人造高纯石墨。高纯天然石墨凭借良好的导电和传热性能广泛地应用于各种领域，如耐火材料、防锈涂料、碳素电极、发电机、润滑剂、核工业中的防护材料等。而人造高纯石墨则由于其形貌和粒径分布一致应用于预焙阳极、特种石墨和核工业等领域。
利用天然石墨制备高纯石墨往往是先利用浮选方法对石墨矿进行初步提纯，而后利用碱酸法、氢氟酸法对浮选精矿进一步提纯，最终利用高温法或高温氯化法获得高纯石墨产品。而人造高纯石墨一般是将原料经过初步处理后放入特制高温反应炉中进行石墨化和提纯，主要是利用高温炉的超高温度将石油焦和沥青焦石墨化，并通入卤素气体与杂质反应使之气化而挥发，从而获得高纯石墨。
无论是高纯天然石墨的制备还是高纯人造石墨的制备，都对原料的质量有严格要求。天然石墨想要达到高纯石墨要求，基本只有高温法才能满足生产需求，而高温法由于能耗大，对设备要求高，所以对原料质量有着一定要求，往往是利用已经通过其他方法提纯后品位达到99%的石墨产品进行提纯，最终达到99.99%的高纯石墨要求；而人造高纯石墨往往选择优质石油焦和沥青焦进行生产，其中石油焦灰分应小于0.5%，而且通常只使用低硫石油焦进行生产，因此石油焦硫含量在0.5%以下。
高端领域“大显身手”：高纯石墨的应用
以高纯石墨为原材料的行业主要集中在高新技术如半导体材料、光伏、石墨烯、核石墨等领域。
第三代半导体材料
在半导体产业中，石墨制品广泛应用于晶体生长炉、炭化炉、石墨化炉等高温热处理设备中。第三代半导体碳化硅所使用的高纯石墨制品包括晶体生长用石墨
坩埚、石墨加热器、石墨粉等，其纯度对碳化硅晶体质量起着决定性的作用。
物理气相法生长SiC示意图
目前多数企业在生产碳化硅单晶时，都是采用物理气相传输法，该方法是将碳化硅粉料放置在石墨坩埚底部，将碳化硅籽晶放置在石墨坩埚顶部，随后对石墨坩埚进行加热，直至达到碳化硅的升华温度。随后，碳化硅粉料会逐渐分解为Si蒸汽、Si2C和SiC2等气相物质，这些物质会在轴向温度梯度的作用下逐渐升华至坩埚顶部，在坩埚顶部的SiC籽晶表面凝结，就能获得碳化硅单晶。
核石墨
核级高纯石墨是核电工程化广泛应用的一种材料，核电级石墨材料被应用在高温气冷堆堆芯中：如导管、燃料元件、支撑构件。
来源：恒圣新材
核级石墨必须是高纯石墨，高纯石墨主要有骨料、黏结剂及浸渍剂。骨料主要是针状石油焦与沥青焦。核级高纯石墨对微量元素控制要求比较高，在隔绝空气条件下，进行长期间高温灼烧纯化，将杂质去除，降低卤素和低熔点金属等微量元素含量。核级高纯石墨炭素成型采用等静压工艺，将物料置于弹性体模具中，密封严密后抽出空气，维持真空环境，将模具放入等静压液压缸体中，通过各向同性液体相同压力作用于模具，压力传递给炭素材料，坯料致密。
光伏领域
来源：金顺炭素
在光伏行业，特别是作为太阳能电池的电极材料，石墨具有广泛的应用，良好的导电性和化学稳定性使其成为生产太阳能电池电极的理想材料。此外，直拉硅单晶生长炉是制备硅单晶材料的主要设备，其中单晶炉加热系统主要包括高纯石墨加热器、石英坩埚、石墨坩埚及保温材料等。给石墨加热器通入直流电，提供系统热源以熔化多晶硅原料，加热器的功率可以通过电源的电压或电流来调节。加热器所释放的热量经保温系统保温后，可以形成适合硅单晶生长的热场环境。
石墨烯
石墨烯是目前世界上最薄的纳米材料，具有高化学稳定性与热稳定性、优异的力学性能和电性能等优点，应用前景广阔。制备石墨烯的主要原材料是高纯石墨。
其它
在更具挑战性的航空航天领域，高纯石墨依然表现出色。它被应用于航空航天领域中火箭发动机尾部的喷管喉衬和原子反应堆的中子减速剂，以及导弹的隔热、耐热材料，甚至人造卫星上的无线电连接和导电结构材料也可见高纯石墨的身影。
参考来源：
徐生龙等.半导体制造业用碳化硅制备工艺研究与实践
赵小国.电子级直拉硅单晶生长过程中关键问题控制研究
曹世界.高纯石墨用原料的提纯工艺研究
李彬彬等.核电用石墨常温和高温摩擦磨损性能研究
吴忠举等.物化提纯法提纯SiC用高纯石墨制品技术研究
赵赛丹等.天然鳞片石墨的提纯及其电化学性能研究
颜玲亚等.世界新能源产业发展、新贸易格局下我国石墨资源安全分析
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