En efecto, el grafito se ve afectado por el calor, principalmente a través de la oxidación y los cambios en sus propiedades estructurales.
Cuando se expone al aire a temperaturas elevadas, el grafito se oxida, comenzando alrededor de los 500°C y experimentando una pérdida de masa significativa.
Esta oxidación puede provocar fallos estructurales con el tiempo.
Sin embargo, en condiciones controladas, como en entornos al vacío o con gases inertes, el grafito puede soportar temperaturas extremadamente altas, de hasta 3000°C, durante las cuales sus propiedades pueden mejorar mediante un proceso denominado grafitización.
1. Oxidación del grafito 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.
Este proceso de oxidación puede ser bastante rápido, con una pérdida potencial de hasta el 1% de la masa por día en determinadas condiciones.
La exposición repetida a tales condiciones puede hacer que el grafito pierda grosor y acabe fallando estructuralmente.
Esta sensibilidad a la oxidación limita las aplicaciones prácticas del grafito en ambientes al aire libre a altas temperaturas.
2. Grafitización y mejora de las propiedades
Para mejorar las propiedades del grafito, éste puede someterse a un tratamiento térmico en atmósfera inerte de hasta 3000°C.
Este proceso, conocido como grafitización, implica la reordenación de los átomos de carbono de un estado desordenado a una estructura cristalina más ordenada.
El material de carbono original contiene pequeños dominios de moléculas de grafeno, que crecen y se alinean durante el tratamiento térmico, dando lugar a capas más grandes y uniformes.
Esta transformación mejora las propiedades del material, haciéndolo más adecuado para aplicaciones a altas temperaturas.
3. Resistencia mecánica y propiedades térmicas
Curiosamente, cuando se calienta desde la temperatura ambiente hasta los 2.000 °C, la resistencia mecánica del grafito aumenta.
Esto se debe a una reducción de las tensiones internas a medida que aumenta la temperatura, lo que aumenta la robustez del material.
Esta propiedad permite diseñar sistemas más pequeños y eficientes que requieren menos soporte.
Además, el grafito presenta una gran resistencia a la corrosión por ácidos y álcalis, y su resistencia al choque térmico es alta, lo que contribuye a su larga vida útil.
4. Tratamiento térmico controlado para la estabilidad
En resumen, aunque el grafito es susceptible a la oxidación y a la degradación estructural cuando se expone al aire a altas temperaturas, puede mejorarse y estabilizarse significativamente mediante un tratamiento térmico controlado en entornos inertes.
Esto convierte al grafito en un material valioso para diversas aplicaciones de alta temperatura, especialmente cuando sus propiedades eléctricas y térmicas únicas son beneficiosas.
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