Cuando el grafito se expone a altas temperaturas, sufre varios cambios significativos. Estos cambios afectan a sus propiedades de diversas maneras, haciéndolo más útil o más vulnerable en función de las condiciones.
¿Qué le ocurre al grafito a altas temperaturas? 5 cambios clave explicados
1. Oxidación a altas temperaturas
El grafito es sensible al oxígeno. Cuando se expone al aire a temperaturas en torno a los 500 °C (932 °F), comienza a oxidarse. Este proceso puede ser bastante rápido, provocando una pérdida de masa de hasta un 1% al día en determinadas condiciones. La exposición prolongada a estas condiciones provoca el adelgazamiento del grafito, lo que finalmente conduce a un fallo estructural.
2. Resistencia mecánica y cambios estructurales
Curiosamente, el grafito se vuelve más resistente a medida que se calienta desde la temperatura ambiente hasta los 2.000 °C. Esto se debe a la reducción de la temperatura interna del grafito. Esto se debe a la reducción de las tensiones internas que se producen a temperaturas más bajas, lo que aumenta la resistencia mecánica del material. Esta mayor robustez permite diseños más pequeños y menos sistemas de soporte, lo que puede dar lugar a lotes de mayor tamaño en aplicaciones industriales.
3. Conductividad térmica y eléctrica
Las barras de grafito para calefacción presentan una conductividad térmica y eléctrica muy elevada. La conductividad térmica del grafito es mayor que la de metales comunes como el hierro, el plomo y el acero, y aumenta con la temperatura hasta cierto punto, a partir del cual disminuye. La conductividad eléctrica de las barras de grafito también es notablemente alta, siendo cuatro veces la del acero inoxidable y dos veces la del acero al carbono.
4. Proceso de grafitización
El proceso de grafitización implica la transformación estructural del carbono de un estado desordenado a una forma cristalina altamente ordenada de grafito. Esta transformación se inicia mediante tratamiento térmico en atmósfera inerte hasta 3000 °C. Inicialmente, el material de carbono contiene pequeños dominios de moléculas de grafeno. A medida que aumenta la temperatura, estos dominios crecen y se alinean, dando lugar a la formación de grandes capas rectas de grafito. Las primeras etapas de la grafitización se producen entre 1900 °C y 2000 °C, lo que da lugar a una reducción de las distancias entre capas, indicando una estructura más ordenada.
5. Resumen de los efectos de las altas temperaturas sobre el grafito
En resumen, las altas temperaturas afectan al grafito induciendo la oxidación, aumentando la resistencia mecánica, mejorando la conductividad térmica y eléctrica y promoviendo el proceso de grafitización, que transforma el material en un estado más ordenado y estructuralmente perfecto.
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