A grafite pode encolher sob certas condições, particularmente quando exposta ao ar a temperaturas elevadas, levando à oxidação e à perda de espessura.
No entanto, sob tratamento térmico numa atmosfera inerte, a grafite pode tornar-se mais forte e a sua resistência mecânica aumenta.
1. Oxidação e contração
A grafite é sensível ao oxigénio.
Quando exposta ao ar a temperaturas elevadas, começa a oxidar-se por volta dos 500°C (932°F).
Este processo de oxidação pode levar a uma rápida perda de massa, até 1% por dia em condições específicas.
A exposição repetida a estas condições resulta na perda de espessura da grafite, o que pode eventualmente levar a uma falha estrutural.
Esta contração é o resultado direto da interação do material com o oxigénio, que decompõe a estrutura da grafite.
2. Tratamento térmico e reforço
Por outro lado, quando a grafite é aquecida numa atmosfera inerte, sofre um processo chamado grafitização.
Neste processo, as estruturas dos átomos de carbono transformam-se de um estado desordenado para um cristal 3D perfeito de grafite pura.
Este processo envolve o aquecimento da grafite até 3000°C.
Isto permite que os pequenos domínios de moléculas de grafeno cresçam e se alinhem, dando origem a camadas maiores e rectas.
Este alinhamento e crescimento aumentam a resistência mecânica da grafite, tornando-a mais forte à medida que a temperatura aumenta.
As tensões internas que ocorrem à temperatura ambiente diminuem com o aumento das temperaturas do processo, contribuindo ainda mais para o aumento da resistência mecânica.
3. Impacto no design e na funcionalidade
A capacidade da grafite para se fortalecer quando aquecida numa atmosfera inerte permite desenhos mais pequenos e menos sistemas de suporte de fixação.
Isto pode levar a tamanhos de lotes maiores em aplicações industriais.
No entanto, quando a grafite é utilizada em ambientes onde é exposta ao ar a altas temperaturas, a formação de uma película protetora de óxido de silício na superfície pode ajudar a prolongar a sua vida útil.
Se esta película protetora rachar devido a flutuações de temperatura, a proteção antioxidante enfraquece, levando a um aumento do valor da resistência da vareta de grafite.
4. Versatilidade em aplicações de alta tecnologia
Em resumo, a grafite pode de facto encolher devido à oxidação quando exposta ao ar a altas temperaturas.
Mas também pode tornar-se mais forte através de um tratamento térmico controlado numa atmosfera inerte.
As propriedades da grafite, incluindo a sua tendência para encolher ou fortalecer, são altamente dependentes das condições a que é sujeita.
Isto torna-a um material versátil em várias aplicações de alta tecnologia.
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