El calor sí afecta al grafito, principalmente a través de la oxidación y los cambios estructurales.
¿Afecta el calor al grafito? 4 puntos clave
1. Oxidación a temperaturas elevadas
El grafito es sensible al oxígeno y comienza a oxidarse cuando se expone al aire a temperaturas en torno a los 500°C (932°F).
Este proceso de oxidación puede provocar una rápida pérdida de masa, de hasta un 1% diario en determinadas condiciones.
La exposición prolongada a temperaturas elevadas en el aire puede hacer que el grafito pierda grosor y acabe provocando un fallo estructural.
Para mitigar esta situación, el grafito suele utilizarse en entornos con niveles reducidos de oxígeno, como al vacío o en atmósferas inertes.
En estas condiciones, el grafito puede soportar temperaturas de hasta 2450°C (4442°F) a 10-2 torr y de hasta 2150°C (3902°F) a 10-4 torr.
2. Cambios estructurales debidos al tratamiento térmico
El tratamiento térmico del grafito, especialmente a temperaturas de hasta 3000°C en atmósfera inerte, produce grafitización.
Este proceso implica la reorganización de los átomos de carbono de una estructura desordenada a una forma cristalina más ordenada.
El material de carbono original contiene pequeños dominios de moléculas de grafeno, que crecen y se alinean durante el tratamiento térmico.
Esta transformación da lugar a capas de grafeno más grandes y rectas, lo que mejora las propiedades del material para aplicaciones de alta tecnología.
3. Propiedades mecánicas y térmicas
Los elementos calefactores de grafito están diseñados para ser más gruesos que los fabricados con otros materiales para garantizar su estabilidad mecánica.
La resistencia eléctrica del grafito disminuye al aumentar la sección transversal, lo que permite un mayor flujo de corriente.
Para mantener la potencia nominal adecuada, estos elementos funcionan con una tensión reducida y una corriente más alta.
El grafito presenta una elevada conductividad térmica y eléctrica, superior a la de muchos metales comunes.
Curiosamente, la conductividad térmica del grafito aumenta con la temperatura, al contrario que en la mayoría de los materiales.
La conductividad eléctrica del grafito de carbono es notablemente superior a la del acero inoxidable y el acero al carbono.
Cuando se calienta de la temperatura ambiente a 2000°C, el grafito se vuelve más resistente debido a la disminución de las tensiones internas.
Este aumento de la resistencia mecánica permite diseños más pequeños y menos sistemas de soporte, lo que da lugar a lotes de mayor tamaño en aplicaciones industriales.
4. Resumen del impacto del calor sobre el grafito
El calor afecta al grafito provocando su oxidación a temperaturas elevadas e induciendo cambios estructurales que mejoran sus propiedades mecánicas y térmicas.
La manipulación adecuada y los controles ambientales son esenciales para evitar la degradación y optimizar el rendimiento del grafito en diversas aplicaciones.
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