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- 品牌：Poco Graphite
- 型号：块状/定制
- 价格： ￥137/块
- 发布日期： 2026-03-11
- 更新日期： 2026-04-25
| 品牌 | Poco Graphite |
| 货号 | |
| 用途 | 工业石墨级 |
| 型号 | AXF-5QC Graphite |
| 包装规格 | 块状/定制 |
| 别名 | |
| 外形尺寸 | 块状/定制 |
| 厂家 | Poco Graphite |
| 是否进口 |
该公司希望通过改善几个关键工艺的污染控制来帮助制造商提高产量,包括 光刻法, 湿法蚀刻 和干净, 化学机械平面化, 薄膜沉积、批量化学处理、晶圆和标线处理和运输、以及测试、组装和包装。公司约80%的产品用于半导体行业。
产品
Entegris产品包括:净化工艺气体和流体以及周围环境的过滤产品;分配、控制或运输工艺流体的液体系统和组件;高性能材料和特种气体管理解决方案;保护半导体的晶圆载体和运输箱 晶片 免受污染和破损;以及专用石墨、碳化硅和涂层。
历史发展
该公司成立于1999年,由1966年开始运营的Fluoroware,Inc.和EMPAK,Inc.合并而成。该公司于2000年上市。
2005年8月,Entegris与Mykrolis Corporation合并,Mykrolis Corporation是一家半导体行业的过滤产品供应商。Mykrolis是由 密理博公司 在2000年。
In August 2008, Entegris acquired Poco Graphite, Inc., a 迪凯特 半导体、EDM、玻璃装瓶、生物医学、航空航天和替代能源应用中使用的专用石墨和碳化硅产品供应商。
2014年4月30日,Entegris收购 丹伯里ATMI是一家为半导体行业提供关键材料和材料处理解决方案的上市公司,总部设在美国的ATMI,以11亿美元的交易完成。
2020年12月,Entegris宣布 投资5亿美元,在台湾建造一座 进的设施。该项目预计将在三年内在高雄科学园完成。
2022年7月,Entegris以57亿美元收购了另一家美国半导体化学品公司CMC Materials Inc。此次收购的前身为Cabot Microelectronics Corp,拥有2200名员工。
产品和解决方案包括:
净化气体、流体和周围工厂环境的过滤产品
分配、控制、分析或运输工艺流体的液体系统和组件
安全储存和输送有毒气体的气体输送系统
用于高级节点沉积和清洁的专用化学品
保护半导体晶圆免受污染和破损的晶圆载体和运输箱
提供高纯度表面的特种涂层,可实现耐磨、防腐和光滑
适用于高性能应用的 石墨和碳化硅
用于保护和运输磁盘驱动器组件的运输箱和托盘
石墨
石墨(Graphite),又名黑铅,是碳的一种同素异形体,相对密度为 2.256 g/cm3。石墨不透明且触感油腻,颜色由铁黑到钢铁灰不等,形状可呈晶体状、薄片状、鳞状、条纹状、层状体。石墨的硬度低,化学性质稳定,同酸、碱等药剂不易发生反应,耐高温、抗腐蚀、抗热震、抗辐射、强度大、韧性好、还具有自润滑及导电、导热等物化性能,广泛应用于冶金、机械、电子、 、国防、航天航空等领域。大鳞片石墨具有更加优异的润滑、耐磨、导电导热和抗渗透性能,在高端润滑、密封及大型集成电路领域发挥关键作用。石墨可从石墨矿藏中提取,也可以以石油焦、沥青焦等为原料,经过一系列工序处理而制成。石墨可用作抗磨剂、润滑剂,高纯度石墨还被用作原子反应堆中的中子减速剂,此外该类材料还可用于制造坩埚、电极、电刷、干电池、石墨纤维、换热器、冷却器、电弧炉、弧光灯、铅笔的笔芯等。
简介
名称来源石墨(graphite)一词来源于希腊语中“graphein(记述、描述)“,是由于石墨为典型的层状结构,其层间结合为弱的分子间作用力(范德华引力),很容易互相剥离,形成薄薄的石墨片,当把石墨片剥成单层之后,这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯,这就为以石墨为原材料制备石墨烯创造了有利条件。
结构组成
英国贝纳尔(J.D.Bernal)用 X 射线衍射法研究了石墨的结构。他于1924年提出理想石墨的结构,又称贝纳尔结构。碳原子六角网格 层对 层错开六角形对角线的 2/1 而平行叠合,第三层与 层位置重复,成 ABABA.......的序列。在石墨中,碳网层面的这种有规则的叠合方式,层面之间的相互关系,常称为石墨关系。从 层到第三层的 A-A 距离为石墨晶胞的 c向距离,常记为 c0。在常温下,c 0 =0.6708 nm,层间 A-B 的距离为 0.3354 nm 层面上按碳原子点阵划出许多互相连接的等边六边形,其边长为 0.1421nm。
石墨属六方晶系构造,是原子晶体、金属晶体和分子晶体之间的一种过渡型晶体。在晶体中同层碳原子间以sp2杂化形成共价键,每个碳原子与另外三个碳原子相连,六个碳原子在同一平面上形成正六边形的环,伸展形成片层结构,即在碳原子面上以SP2杂化轨道电子形成的共价键及Pz轨道电子形成的金属键相连。 在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道,它们互相重叠,形成离域π键电子在晶格中能自由移动,可以被激发,所以石墨有金属光泽,能导电、传热。由于层与层间距离大,结合力(范德华力)小,各层可以滑动,所以石墨的密度比金刚石小,质软并有滑腻感。 碳原子平面间,其结合是弱的范德瓦尔键(键能17.7 kJ/mol),这种片层结构的特点决定了石墨的一系列特性,同时也为其他物质插入碳原子平面间,从而形成了一类新材料的可能性。
石墨每一网层间的距离为3.35 ?,每层间有微弱的范德华力,同一网层中碳原子的间距为1.42 ?,由于同一平面层上的碳原子间结合很强,极难破坏,所以石墨的熔点也很高,化学性质也稳定。鉴于它的特殊的成键方式,不能单一的认为是单晶体或者是多晶体,普遍认为石墨是一种混合晶体。
理化性质
石墨质软,为黑灰色,有油腻感,可污染纸张。硬度为1~2,沿垂直方向随杂质的增加其硬度可增至3~5。比重为1.9~2.3。比表面积范围集中在1-20 m2/g,在隔绝氧气条件下,其熔点在3000 ℃以上,是最耐温的矿物之一。由于每个碳原子均会放出一个电子,那些电子能够自由移动,因此石墨属于导电体。此外,它还能导热。自然界中纯净的石墨是没有的,其中往往含有SiO2、Al2O3、FeO、CaO、P2O5、CuO等杂质。这些杂质常以石英、黄铁矿、碳酸盐等矿物形式出现。此外,还有水、沥青、CO2、H2、CH4、N2等气体部分。因此对石墨的分析,除测定固定碳含量外,还必须同时测定挥发分和灰分的含量。值得注意的是,石墨晶体结构中沿不同的晶体学方向,力学性能和某些物理性质呈现出量值上的差异,这一性质称为晶体的各向异性。例如,与晶体层平行的方向电阻率为(2.5~5.0)×10-6Ω·m,与层垂直的方向电阻率为3×10-3Ω·m。 [18] 石墨单晶和石墨微晶都是各向异性的。由石墨微晶组成的多晶体炭素材料不一定是各向异性的。具有石墨微晶面取向或轴取向织构的炭素材料是各向异性的。具有石墨微晶点取向或无序取向织构的炭素材料是各向同性的。
特殊性质
石墨由于其特殊结构,而具有如下独特性质:(1)耐高温性石墨的熔点为3850±50 ℃,即使经超高温电弧灼烧,重量的损失很小,热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强,在2000 ℃时,石墨强度提高一倍。
(2)导电、导热性石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低,甚至在极高的温度下,石墨成绝热体。石墨能够导电是因为石墨中每个碳原子与其他碳原子只形成3个共价键,每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷。石墨
(3)润滑性石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小,鳞片越大,摩擦系数越小,润滑性能越好。
(4)化学稳定性石墨在常温下有良好的化学稳定性,能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。
(5)可塑性石墨的韧性好,可碾成很薄的薄片。
(6)抗热震性石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏,温度突变时,石墨的体积变化不大,不会产生裂纹。
其他
石墨与金刚石、碳60、碳纳米管、石墨烯等都是碳元素的单质,它们互为同素异形体。 石墨是一种非金属矿物,广泛应用于电子、电器、国防、 、航空航天等领域,如电池、中子还原、人造卫星上的导电结构材料、超级电容器,是21世纪战略性新兴矿产资源。按照结晶粒度划分,天然石墨可分为鳞片石墨、隐晶石墨和块状石墨,其中,鳞片石墨较块状石墨和隐晶石墨应用更为广泛。中国主要侧重于大鳞片石墨矿的开发。值得注意的是,随着大鳞片石墨矿的不断开采和利用,细鳞片石墨矿将会成为未来主要的利用资源。因此,应该注重细鳞片石墨矿的开发与利用,提高石墨资源的利用率。
石墨又可分为天然石墨和人造石墨两大类,天然石墨来自石墨矿藏,天然石墨还可分成鳞片石墨、土状石墨及块状石墨。鳞片石墨是天然晶质石墨,其形似鱼磷状,属六方晶系,呈层状结构,具有良好的耐高温、导电、导热、润滑、可塑及耐酸碱等性能,可应用于制造电刷、石墨电极、石墨坩埚等石墨质产品。土状石墨又称为微晶石墨或隐晶石墨,它的使用价值不及鳞片石墨,价格较低,但其机械强度比鳞片石墨高,在制造电极、炭块、冶金和电池负极方面有较大的发展。 [21]细鳞片石墨矿中通常只含有15%~25%的大鳞片石墨。 [20]天然开采得到的石墨含杂质较多,因而需要选矿,降低其杂质含量后才能使用,天然石墨的主要用途是生产耐火材料、电刷、柔性石墨制品、润滑剂、锂离子电池负极材料等,生产部分炭素制品有时也加入一定数量的天然石墨。 [2]
人造石墨是现代炭素工业的新产物,其原料来源广泛,造成生产出来的人造石墨晶 体的聚集状态是不规则的,是一种相对紊乱堆积的多晶石墨,其具有优良的电学、热学和化学稳定性,适于生产人造石墨电极等各种人造石墨功能性材料产品。 [21]炭质炭素制品,以无烟煤和冶金焦为原料,焙烧后不必石墨化,其热导率较低而电阻率较高,没用润滑性,机械强度也很高。石墨质炭素制品则是以易石墨化的石油焦或沥青焦为原料,产品在焙烧后必须经过石墨化高位处理,其热导率高,电阻率低,灰分很低,良好的润滑性,但机械强度下降。炭素材料具有导热性好、膨胀系数低、化学性能稳定、耐腐蚀耐磨损性能良好等优势,在太阳能储热领域具有重要的应用价值。
广义上看,炭素材料应该包括金刚石、石墨、无定形碳、富勒碳及纳米碳五种碳原子的同素异形体所形成的各类材料。从晶体结构上讲,通常所说的炭素材料都是以石墨微晶为基础构成的,不过在各类炭素材料中,微晶的尺寸和微晶的三围排列的有序程度有相当大的差别。从材料的组成上看,生产炭素材料制品所采用的半石墨化原料或加入部分天然石墨或石墨碎,因而各石墨材料的理化性质(如导电导热性、润滑性、耐化学腐蚀性等)也差异很大。因此将炭素制品按理化性区分为炭质、石墨质和半石墨质 3 类。
人造石墨的种类也很多,如单晶石墨、多晶石墨、热解石墨、高定向热解石墨、聚酰亚胺合成的石墨、石墨纤维等,多数人造石墨制品属于多晶石墨一类。人造石墨中的主要产品是电弧炼钢炉及矿热电炉使用的石墨电极,石墨电极是一种耐高温、耐腐蚀的导电材料。人造石墨在其他许多工业部门也有广泛的用途,如机械工业中电机用电刷、精密铸造模具、电火花加工的模具及耐磨部件,化学工业中的电解槽使用的导电体或耐腐蚀器材,高纯度及高强度人造石墨是核工业部门的反应堆结构材料和用作导弹火箭的部件等。
石墨还可制取散热材料、密封材料、隔热材料、和防辐射材料等,石墨功能材料广泛应用于冶金、化工、机械设备、新能源汽车、核电、电子信息、航空航天和国防等行业。欧盟委员会发布的《对欧盟生死攸关的原料》报告中,将石墨列入14 种紧缺矿产原料。
应用
石墨可用于生产耐火材料、导电材料、耐磨材料、润滑剂、耐高温密封材料、耐腐蚀材料、隔热材料、吸附材料、摩擦材料和防辐射材料等,这些材料广泛应用于冶金、石油化工、机械工业、电子产业、核工业和国防等。
耐火材料
在钢铁工业,石墨耐火材料用于电弧高炉和氧气转炉的耐火炉衬、钢水包耐火衬等; 石墨耐火材料主要是整体浇铸材料、镁碳砖和铝石墨耐火材料。石墨还用于粉末冶金和金属铸造成膜材料,石墨粉加入到钢水中增加钢的碳含量,使高碳钢具有许多优异性能。
导电材料
在电气工业上用作制造电极、电刷、碳棒、碳管、水银正流器的正极,石墨垫圈、电话零件,电视机显像管的涂层等。
耐磨润滑材料
石墨在机械工业中常作为润滑剂。润滑油往往不能在高速、高温、高压的条件下使用,而石墨耐磨材料可以在200~2000 ℃温度中在很高的滑动速度下,不用润滑油工作。许多输送腐蚀介质的设备,广泛采用石墨材料制成活塞杯,密封圈和轴承,它们运转时勿需加入润滑油。石墨乳也是许多金属加工(拔丝、拉管)时的良好的润滑剂。
耐腐蚀材料
经过特殊加工的石墨,具有耐腐蚀、导热性好,渗透率低等特点,就大量用于制作热交换器,反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、加热器、过滤器、泵设备。广泛应用于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业部门,可节省大量的金属材料。
高温冶金材料
由于石墨的热膨胀系数小,而且能耐急冷急热的变化,可作为玻璃器的铸模,使用石墨后黑色金属得到铸件尺寸 ,表面光洁成品率高,不经加工或稍作加工就可使用,因而节省了大量金属。生产硬质合金等粉末冶金工艺,通常用石墨材料制成压模和烧结用的瓷舟。单晶硅的晶体生长坩埚,区域精炼容器,支架夹具,感应加热器等都是用高纯石墨加工而成的。此外石墨还可作真空冶炼的石墨隔热板和底座,高温电阻炉炉管等元件。
原子能与国防工业
石墨具有良好的中子减速剂用于原子反应堆中,铀-石墨反应堆是目前应用较多的一种原子反应堆。作为动力用的原子能反应堆中的减速材料应当具有高熔点,稳定,耐腐蚀的性能,石墨完全可以满足上述要求。作为原子反应堆用的石墨纯度要求很高,杂质含量不应超过几十个ppm 。特别是其中硼含量应少于0.5 ppm。在国防工业中还用石墨制造固体燃料火箭的喷嘴,导弹的鼻锥,宇宙航行设备的零件,隔热材料和防射线材料。
(1) 石墨还能防止锅炉结垢,有关单位试验表明,在水中加入一定量的石墨粉(每吨水大约用4~5克)能防止锅炉表面结垢。此外石墨涂在金属烟囱、屋顶、桥梁、管道上可以防腐防锈。
(2) 石墨逐渐取代铜成为EDM电极的 材料。
(24) 石墨深加工产品填加到塑料产品和橡胶产品中,可使塑料制品和橡胶制品不产生静电,许多工业产品需要具有防静电和屏蔽电磁辐射功能,石墨产品兼有这两项功能,石墨在塑料制品、橡胶制品及其它相关工业产品中的应用也会增加。
此外,石墨还是轻工业中玻璃和造纸的磨光剂和防锈剂,是制造铅笔、墨汁、黑漆、油墨和人造金刚石、钻石不可缺少的原料。它是一种很好的节能环保材料,美国已用它做为汽车电池。随着现代科学技术和工业的发展,石墨的应用领域还在不断拓宽,已成为高科技领域中新型复合材料的重要原料,在国民经济中具有重要的作用。
第四种碳形式，富勒烯，分子式为
C60
，其骨架结构类似于足球的缝线（图1-8），
目前备受关注，
它几年前才由谢菲尔德大学毕业生哈里·克罗托(Harry Kroto)参与的研究发现。
测试方法
石墨的结构已通过X射线衍射、透射电子显微镜、中子衍射和会聚束电子衍射等方法测定。
这些方法非常复杂，
通常需要非常昂贵的设备和技术娴熟的操作人员。
这通常超出了普通工业实验室的能力范围。
由于此类测试或分析更偏向研究，
因此本文不介绍标准方法。
然而，已有数本关于石墨结构的书籍出版，建议读者查阅附录中的参考文献。
与传统石墨的结构比较
就晶体结构而言，我们的石墨具有典型的六方晶体结构。层间距可能有所不同，
因为它们取决于原材料和工艺条件，
并且因制造商而异。
可以合理地假设，由于前面提到的加工引起的变形，
加工后的工件中也存在一定程度的菱面体结构。
尚未进行测试来证实这一点。
6
工业应用 | Entegris 公司
石墨的性能和特性
我们的石墨在结构和性能方面也具有高度各向同性。
各向同性因子介于 0.97 和 1.03 之间，1.00 为完全各向同性。系数为 1.00 表示无论从哪个方向测量，其性质都相同。许多传统石墨具有各向异性。这意味着其性质会因测试方向的不同而变化。高度的各向同性使得我们的石墨在许多各向异性材料无法胜任的应用中非常有用。此外，由于加工方向无关紧要，材料利用率也得以 化。
温度效应
碳通常分为两类：石墨化碳和非石墨化碳。最显著的区别在于表观层尺寸和表观堆叠高度。对于相同的层尺寸，非石墨化碳的表观堆叠高度（即每层平均层数）小于石墨化碳。石墨化碳的层堆叠比非石墨化碳更 。这些表观尺寸和高度在碳化的初始阶段非常重要。
1100°K
1500°K
1700°K
2000°K
图 1-9. 热处理过程中中间相向石墨转变的模型
石墨的层间距和晶粒尺寸会随温度变化，
如图 1-9 所示。层间距 d 随着热处理温度的升高而减小。
从大约 1500°C (2732°F) 开始，层间距 d 从大约 3.50 ? 急剧减小到
当温度达到 2000°C (3632°F) 时，层间距 d 减小到大约 3.40 ?。
此时，层间距开始趋于稳定，
在 3000°C (5432°F) 以上接近 3.35 ?。晶粒尺寸 La 随热处理温度的升高而增大。
与层间距 d 相反，晶粒尺寸 La 在约 1500°C (2732°F) 开始急剧增大，
并持续增大至约 2000°C (3632°F) 后趋于稳定。在低于 1500°C (2732°F) 时，晶粒尺寸为 50 ?，
在 2000°C (3632°F) 时增大至约 400 ?。
石油焦和沥青焦的晶粒尺寸存在差异。
在相同温度下，沥青焦的晶粒尺寸不会增大到与石油焦相同的尺寸。
沥青焦的晶粒尺寸比石油焦低约 75 ?，起始温度约为
1700°C – 1800°C (3092°F – 3272°F)。 La
是基面尺寸。La 也随之增大，它是堆叠方向的高度，如图 1-5 所示。总尺寸增大，而层间距 d 减小。这些变化，以及加工参数，共同造就了石油焦基石墨优异的性能。
密度效应
各向同性与密度无关。高密度或低密度的材料可以是各向同性的，也可以是各向异性的。一般的晶体“结构”也与密度无关，因为对密度影响 的因素是加工参数。相同的晶体“结构”可以独立于块体密度而存在。
表观密度
— 定义
物质的密度是指单位体积内物质的量，或质量。密度通常以克/立方厘米或磅/立方英尺表示（1 g/cm3 = 62.4 lb/ft3）。要确定样品的密度，首先需要根据其物理尺寸计算体积（对于长方体，体积等于长、宽、厚的乘积）。然后，通过称量样品来确定其质量。密度即为……
密度是通过质量除以计算体积来确定的。
如果样品完全均匀，
没有缺陷或空隙，这种测定密度的方法
将得出理论值。然而，石墨材料是多孔的；
因此，有表观密度这一术语。
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7
V = l ? w ? t = 1.000 in ? 0.5000 in ? 0.5000 in
V = 0.25 in
石墨的性质和特性
一般来说，石墨密度的差异反映了
其他一些物理性质。
密度较高的石墨通常强度更高，
硬度值更高，并且许多其他性质和特性也有所改善。
密度的数学表达式为：
D = W
其中：D = 密度（g/cm3）
W = 试样重量（克）
V = 试样体积（cm3）
D = W
或者，如果重量以磅为单位，体积以立方英尺为单位，
则密度单位为磅/立方英尺。
V = l ? w ? t = 1.000 in ? 0.5000 in ? 0.5000 in
V = 0.25 in
示例计算：
D = W
一个石墨试样的长度 (l) 为 1.000 英寸，宽度 (w) 和厚度 (t) 均为 0.500 英寸，重量为 7.500 克。计算其表观密度 (D)。
V = l ? w ? t = 1.000 in ? 0.5000 in ? 0.5000 in
V = 0.25 in
D
W
V
7.500 g
4.097 cm
V = l ? w ? t = 1.000 in ? 0.5000 in ? 0.5000 in
V = 0.25 in
+ 1.831 g/cm
要转换为 cm3，请乘以 16.387（1 英寸 = 2.54 厘米，
附录 A.
D
+ 1.831 g/cm
W
V
7.500 g
4.097 cm
测试方法
D
W
V
7.500 g
4.097 cm
× DL
W
W1–W
+ 1.831 g/cm
D
常用的标准方法石墨表观密度的测定方法在 ASTM® 标准 C559 和研发 - 分析服务实验室指导 (TDI) 4.1.1.1 附录 B 中有详细描述。
D
× DL
W
W1–W
Pr = –2γ cos
D
× DL
W
W1–W
对于 石墨，例如我们的等级，“水浸法”是测定表观密度的另一种方法。该方法可用于形状不规则的物体，因为这类物体的体积难以计算。即使石墨具有多孔性，水渗入孔隙的速度也很慢，如果快速测量浸没重量，该方法的精度可达 ±1%。
Pr = –2γ cos
S = 0.0225 PdV V max
0
Pr = –2γ cos
S = 0.0225 PdV V 值
0
C.S. = L
S = 0.0225 PdV V max
0
“水法”的一般步骤如下：
D
W
V
7.500 g
4.097 cm
+ 1.831 g/cm
1. 用细线/线支撑石墨块
并在空气中称量石墨块。
2. 将石墨块浸入装有水的容器中，
以便确定浸没后的重量。
3. 使用以下公式计算密度：
D
× DL
W
W1–W
其中：D = 密度（g/cm3）
W = 重量（克）
W1 = 空气中的重量（克）
W2 = 水中的重量（克）
DL = 水的密度
Pr = –2γ cos
表观密度与传统方法的比较石墨
S = 0.0225 PdV V max
0
C.S. = L
我们的石墨有多种等级，
密度范围从 1.30 g/cm3 到 1.88 g/cm3。
密度是石墨的一个特别重要的特性，
因为除了其固有的意义外，
它还直接影响其他性能。通常，
随着密度的增加，物理和机械性能会得到改善；详情将在后续章节中介绍。
由于空隙和孔隙的存在，商业多晶石墨很少
超过理论密度值 (2.26 g/cm3) 的 80%。
单晶石墨和
热解石墨由于其高度有序的结构和无孔隙，密度非常接近理论值。
与大多数其他建筑材料相比，石墨的密度较低，
图2-1. 这对某些应用来说是一个明显的优势。
C.S. = = L
= 14,000 psi 3500 lbs
0.25 in
温度效应
石墨化过程中的温度会影响表观密度。通常，石墨化温度越高，密度也越高。还有其他因素可能对此产生影响，但从 2000°C (3632°F) 到 3000°C (5432°F) 时，密度会显著增加。
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L
石墨的性质和特性
25
20
密度，g/cm3
15
10
5
0
橡胶ABS/PVC
塑料
*石墨：
多晶
石墨：
热解
铝硅
碳化物
图 2-1. 各种工程材料的典型密度
孔隙率
— 定义
氧化铝
孔隙率的标准定义见于 ASTM 标准 C709，该标准定义了与人造碳和石墨相关的术语，
其定义为“材料总体积中被开放孔隙和封闭孔隙占据的百分比”。
计算材料的表观密度时，孔隙体积包含在计算中。
这使得未浸渍人造石墨的典型 密度为 1.90 g/cm3。
理论
石墨的理论密度为 2.26 g/cm3。这意味着，在 情况下，一块石墨块体中约有 16% 的体积是开放或封闭的孔隙。这种孔隙率在许多方面都发挥着重要作用，稍后将对此进行讨论。
我们细粒石墨的孔隙率特性已得到广泛研究。?
测试方法
目前尚无公认的 ASTM 标准用于测量人造石墨的孔隙率。目前有多种技术可用于此目的，并且已被广泛应用。重要的是要说明孔隙率数据的测定方法，因为每种方法都会带来其自身的偏差。
钢
黄铜
铜
镍
钨
碳化物
金
铂
*合成/人造石墨
其中一种应用较为广泛的方法是压汞法。另外两种常用的方法是气体吸附法（BET）和微观结构直接图像分析。后者作为一种更 测量真实孔隙结构的方法，正日益被接受。计算机和视频设备的出现推动了这项技术在孔隙率测定领域的应用。
然而，这种方法也存在局限性。
我们石墨文献中报道的数据采用的是压汞法。该方法的基本原理是在逐渐增加压力的情况下，将汞注入孔隙中，并根据压力和填充体积的变化来确定孔径和孔体积。这种方法存在一些缺点，例如：
1. 孔隙的横截面通常不是圆形，因此结果只能是相对的。
2. 存在“墨水瓶”状孔或其他形状的孔，其狭窄的“颈部”开口通向较大的空隙。
通过Washburn方程计算的孔半径并不能真正反映真实的孔半径，
毛细管的分类半径过小。
3. 汞的可压缩性随压力增加而变化。
应通过进行空白试验来校正。
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石墨的性质和特性
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4. 被测材料的可压缩性。
对于孔隙不与表面连通的材料（例如软木塞），这是一个特别重要的问题。
此外，如果被测材料相对较弱，
孔壁可能会在所用压力下破裂。这可能会导致数据偏差。
5. 假设汞的表面张力为常数。
6. 假设汞的接触角为常数。
30
25
20
15
10
5
0
1.5 1.6 1.7 1.8 1.9
表观密度 (g/cm3)
闭孔率（理论值的百分比）
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
1.5 1.6 1.7 1.8 1.9
表观密度 (g/cm3)
平均孔径 (μm)
Entegris 已通过压汞法进行了广泛的分析，
以确定基本孔隙率参数，例如孔径和分布、孔体积和表面积。利用这些孔隙特征，观察到两个基本的线性相关性：
闭孔率与石墨表观密度的关系（图 3-1）以及平均孔径与石墨表观密度的关系（图 3-2）。
压汞法测量是在 Micromeritics® 915-2 型压汞仪上进行的。
假设表面张力常数为 480 dynes/cm，
润湿接触角为 140 度，
并将其代入 Washburn 方程<sup>5</sup>，其中 P 为压力（单位：psi），
r 为孔半径（单位：cm），
γ 为表面张力，
θ 为接触角。
压力和压入体积读数由压汞仪测得。
压入体积和压力数据用于
生成压力、体积、孔径和孔隙率百分比关系的打印输出。生成图表以总结孔径分布信息；孔隙率百分比以孔径为函数绘制。
每个样品的表面积也根据公式6中所述的关系式确定，其中S为每克样品的表面积（平方米/克）。此外，总闭孔率由理论孔隙率和观测到的（开放）孔隙率确定。
开放孔隙率和闭孔率百分比均以理论孔隙率表示。
上述孔隙率参数以图表形式分别显示在图3-1和图3-2中，图中分别绘制了闭孔率与表观密度的关系图和平均孔径与表观密度的关系图。进行线性回归分析以确定 拟合方程（虚线表示95%置信水平的极限）。
这些孔隙率测定研究的结果表明，平均孔径与石墨表观密度之间存在线性关系。也就是说，随着石墨表观密度的增加，孔隙的平均尺寸也随之增大。先前的内部显微照片研究证实了这一观察结果。
n. 闭孔率也被发现随石墨表观密度的增加而增加。
正如根据上述表面积方程和上述观察结果可以预测的那样，表面积与石墨表观密度成反比。
低密度石墨的表面积比高密度石墨更大。
乍一看，这些观察结果令人惊讶，甚至似乎自相矛盾。为什么在观察到孔径同时增大的情况下，闭孔率也会增加呢？
V = l ? w ? t = 1.000 in ? 0.5000 in ? 0.5000 in
V = 0.25 in3
D = = + 1.831 g/cm3 W
V
7.500 g
4.097 cm3
D = × DL
W
W1–W2
Pr = –2γ cosθ
C.S. = L
A
C.S. = = L
A = 14,000 psi 3500 lbs
0.25 in2
S = 0.0225 PdV V max
0
V = l ? w ? t = 1.000 in ? 0.5000 in ? 0.5000 in
V = 0.25 in3
D = = + 1.831 g/cm3 W
V
7.500 g
4.097 cm3
D = × DL
W
W1–W2
Pr = –2γ cosθ
C.S. = L
A
C.S. = = L
A = 14,000 psi 3500 lbs
0.25 in2
S = 0.0225 PdV V max
0
图 3-1. 闭孔率与表观石墨密度的关系
图 3-2. 平均孔径与表观石墨密度的关系
石墨的性质和特性
尽管因果关系难以确定，但石墨的孔隙率、孔径和表面积都与密度存在物理关联。它们与密度的关系，无论是正相关还是反相关，都会影响石墨的结构性质。以下物理模型旨在解释上述关系。
值得注意的是，随着石墨密度的增加，闭孔率和平均孔径也随之增加，而石墨表面积则减小。随着石墨结构密度的增加，可以想象较小的孔隙会变得越来越封闭，直至与其余孔隙系统隔离。
在此过程中，较小直径的孔隙会被系统性地消除，直至只剩下较大、结构较为简单的孔隙。这也会产生更多的闭孔率。因此，平均孔径不仅会因小孔的消除而增大，而且由于只剩下分支较少的孔隙，孔隙表面积也会减小。
对细粒石墨的压汞法测得的数据表明，闭孔率与表观密度之间存在明确的关系，闭孔率随着表观密度的增加而增大。孔径也随着表观密度的增加而增大。
