O calor afecta a grafite, principalmente através da oxidação e de alterações estruturais.
O calor afecta a grafite? 4 percepções principais
1. Oxidação a Temperaturas Elevadas
A grafite é sensível ao oxigénio e começa a oxidar-se quando exposta ao ar a temperaturas de cerca de 500°C (932°F).
Este processo de oxidação pode levar a uma rápida perda de massa, até 1% por dia em determinadas condições.
A exposição prolongada a temperaturas elevadas no ar pode causar a perda de espessura da grafite e, eventualmente, levar a falhas estruturais.
Para atenuar esta situação, a grafite é frequentemente utilizada em ambientes com níveis reduzidos de oxigénio, como sob vácuo ou em atmosferas inertes.
Nestas condições, a grafite pode suportar temperaturas até 2450°C (4442°F) a 10-2 torr e até 2150°C (3902°F) a 10-4 torr.
2. Alterações estruturais devidas ao tratamento térmico
O tratamento térmico da grafite, particularmente a temperaturas até 3000°C numa atmosfera inerte, leva à grafitização.
Este processo envolve o rearranjo dos átomos de carbono de uma estrutura desordenada para uma forma mais ordenada e cristalina.
O material de carbono original contém pequenos domínios de moléculas de grafeno, que crescem e se alinham durante o tratamento térmico.
Esta transformação resulta em camadas maiores e rectas de grafite, melhorando as propriedades do material para aplicações de alta tecnologia.
3. Propriedades mecânicas e térmicas
Os elementos de aquecimento de grafite são concebidos para serem mais espessos do que os elementos fabricados com outros materiais, de modo a garantir a estabilidade mecânica.
A resistência eléctrica da grafite diminui com o aumento da área da secção transversal, permitindo um maior fluxo de corrente.
Para manter as potências adequadas, estes elementos funcionam com uma tensão reduzida e uma corrente mais elevada.
A grafite apresenta uma elevada condutividade térmica e eléctrica, superior à de muitos metais comuns.
Curiosamente, a condutividade térmica da grafite aumenta com a temperatura, ao contrário da maioria dos materiais.
A condutividade eléctrica da grafite de carbono é notavelmente mais elevada do que a do aço inoxidável e do aço carbono.
Quando aquecida da temperatura ambiente até 2000°C, a grafite torna-se mais forte devido a uma diminuição das tensões internas.
Este aumento da resistência mecânica permite projectos mais pequenos e menos sistemas de suporte, conduzindo a lotes maiores em aplicações industriais.
4. Resumo do impacto do calor na grafite
O calor afecta a grafite causando oxidação a temperaturas elevadas e induzindo alterações estruturais que melhoram as suas propriedades mecânicas e térmicas.
O manuseamento adequado e os controlos ambientais são essenciais para evitar a degradação e para otimizar o desempenho da grafite em várias aplicações.
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