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
Variação térmica do calor específico: Altas temperaturas - Lei de Dulong-Petit: Baixas temperaturas: Fônons Elétrons
Calor específico do diamante:
Calor específico do grafite:
Calor específico do grafite – baixas temperaturas
Condutividade térmica do grafite: Contribuição dos fônons: cP: calor específico : velocidade de propagação dos fônons : livre caminho médio dos fônons limites cristalinos espalhamento fônon-fônon Contribuição dos elétrons: T: temperatura : resistividade elétrica
Condutividade térmica do grafite:
Condutividade térmica do grafite: Anisotropia: ka / kc ~ 5
Condutividade térmica do grafite – direção a:
Relação de Wiedemann-Franz: 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: Rota convencional: Partindo de coque + ligante. Extrusão ou compressão. Tratamentos térmicos (3000ºC) grafitização. Densidade ~ 1,6 a 1,7 g/cm3. Grafite pirolítico: 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”).
Processos de moldagem:
Temperaturas envolvidas:
Influência dos parâmetros de preparação:
Grafitização – difratogramas de raios X: