Efecto de β

Scientific Reports volumen 12, número de artículo: 12287 (2022) Citar este artículo

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Los bloques de carbono de alta densidad tienen excelentes propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas. En particular, estos bloques se aplican en diversos campos manteniendo excelentes propiedades físicas incluso en entornos hostiles. En este estudio, se utilizó coque sin aglutinante fabricado en determinadas condiciones para formar cuerpos verdes (GB) bajo diversas condiciones de presión de 50 a 250 MPa, y los cuerpos se carbonizaron para formar un bloque de carbono (CB) de alta densidad. Luego, se consideró el efecto de los grupos funcionales de resina β y oxígeno del coque sin aglutinante sobre las propiedades mecánicas del bloque de carbono de alta densidad según la presión de moldeo. Cuando se moldea a una presión inferior a 200 MPa, la relación de O y C (O/C) tiene un efecto mayor, y cuanto mayor es el O/C, mayores son las propiedades mecánicas. Por otro lado, cuando se moldea a una presión alta de 250 MPa, el contenido de resina β tiene un efecto mayor y aumenta constantemente cuando el contenido de resina β es bajo y cuando las propiedades mecánicas se reducen lo suficiente. En particular, en el caso de CB-N7A3–250, que tiene el mayor contenido de resina β de 3,7% en peso, la densidad fue de 1,79 g/cm3, la resistencia a la flexión fue de 106 MPa y la dureza Shore fue de 99 HSD.

Los bloques de carbono de alta densidad son mucho más ligeros que los metales y tienen excelentes propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas. En particular, mantienen excelentes propiedades físicas incluso en entornos hostiles, como temperaturas ultraaltas, alta presión y composición química. Como resultado, los bloques de carbono de alta densidad se utilizan en automóviles, aviones, cohetes, etc., para mejorar la eficiencia del combustible y también se utilizan en diversos materiales disipadores de calor, materiales aislantes del calor, materiales de protección contra interferencias electromagnéticas (EMI), etc. .basados en sus excelentes características eléctricas y térmicas1,2,3,4,5,6.

Las materias primas para producir bloques de carbono de alta densidad se pueden dividir en materiales primarios y binarios según su número. En primer lugar, las microperlas de mesocarbono (MCMB) son un ejemplo típico de materiales primarios, que son sustancias que tienen autosinterabilidad y pueden moldearse sin necesidad de materiales aglutinantes adicionales7,8,9. Esto se debe a que voluntariamente tiene materiales aglutinantes llamados resina β. La resina β se puede definir a partir de la diferencia de solubilidad según el tipo de disolvente y generalmente se refiere a la diferencia de solubilidad entre quinolina y tolueno. En otras palabras, una sustancia que es soluble en quinolina e insoluble en tolueno se llama β-resina10. Estas sustancias tienen una fase fluida y pueden llenar el espacio vacío entre las fases sólidas y unirlas firmemente. Además, durante la sinterización se produce una contracción del volumen y se puede aumentar la densidad11,12,13. Por otro lado, dado que los materiales binarios no contienen resina β, los materiales aglutinantes son absolutamente necesarios durante el moldeo, y los materiales representativos incluyen materiales de carbono altamente cristalinos como el coque de aguja y el grafito14,15. Estos materiales se carbonizan y luego se impregnan para mejorar sus propiedades mecánicas3,8. Además, se añaden nanotubos de carbono (CNT), fibras de carbono, negro de humo, etc. para mejorar propiedades físicas específicas, como la conductividad eléctrica y la conductividad térmica16,17,18,19,20.

A partir de estas materias primas se obtiene una pasta verde mediante prensado en frío o prensado en caliente. Luego, se fabrica un bloque de carbono de alta densidad mediante un proceso de carbonización mientras se trata térmicamente de 800 a 1500 °C y un proceso de grafitización mientras se trata térmicamente a más de 2000 °C21.

Uno de los mayores problemas en el proceso de fabricación de bloques de carbón es el fenómeno de hinchamiento22. La hinchazón se produce mediante la liberación rápida de materia volátil en el cuerpo verde y se forman poros23. Debido al fenómeno de hinchamiento, la porosidad aumenta y las propiedades mecánicas disminuyen. Por lo tanto, se han realizado muchas investigaciones para prevenir este problema. Mochida et al. informaron que la materia prima se estabilizó oxidativamente antes del moldeo, la pieza de prueba no se deformó incluso a altas temperaturas, se eliminó la materia volátil para suprimir el hinchamiento y luego se realizó el moldeo y el tratamiento térmico4,25,26,27. Además, Ragan et al. coque de aguja oxidado para dar un grupo hidroxilo, un grupo carbonilo, un grupo carboxilo, etc. que pueden contribuir a la fuerza de unión, mezclado con un aglutinante de alquitrán de hulla y sometido a moldeo y tratamiento térmico. Luego, se informó que la cantidad de grupos funcionales de oxígeno y la cantidad de oxígeno escapado se compararon según el grado de oxidación del coque de aguja, y aparecieron altas propiedades mecánicas cuando el coque de aguja se moldeó con la mayor cantidad de grupos funcionales de oxígeno28. Además, los componentes volátiles de sustancias de baja molécula pueden eliminarse mediante tratamiento térmico al vacío29.

En un estudio anterior, en el proceso de fabricación de coque sin binerless para suprimir el fenómeno de hinchamiento, se soplaba un gas mezclado con nitrógeno y aire como gas portador para aumentar el peso molecular mediante la reticulación de sustancias de bajo peso molecular. Un aumento en el peso molecular se demostró indirectamente a través de cambios en la solubilidad del tolueno y la quinolina y el contenido de carbono fijado mediante análisis inmediato. Además, utilizando XPS, se confirmó que se absorbió oxígeno y se desarrollaron los grupos funcionales O, y se confirmó que el fenómeno de hinchazón se suprimió a medida que la relación de caudal de aire aumentaba mediante SEM. Luego se mide la densidad, resistencia a la flexión y dureza Shore, y se reporta que las propiedades mecánicas aumentan30.

En este estudio, el coque sin aglutinante, que es uno de los materiales prioritarios, se produjo mediante tratamiento térmico a 470 °C mientras fluía una mezcla de gas de aire y nitrógeno de una brea de alquitrán de hulla. Luego, utilizando este material, se produjo un bloque de carbón de alta densidad mediante prensado en frío de 50 a 250 MPa. Después de eso, se midió el contenido de resina β contenido en el coque sin aglutinante y el % atómico de O y C del coque sin aglutinante se midió usando espectroscopía fotoeléctrica de rayos X (XPS) para derivar el valor de O/C. Luego, los cambios en los contenidos de carbono fijo y volátiles se investigaron mediante análisis próximo (PA). Finalmente, se analizó el efecto de los grupos funcionales de resina β y oxígeno del coque sin aglutinante sobre las propiedades mecánicas de bloques de carbono de alta densidad según la presión de moldeo.

Las características físicas del coque sin aglutinante utilizado en este estudio se muestran en la Tabla 130. Como se muestra en la tabla, a medida que aumenta el caudal de aire, el contenido de volátiles disminuye y el contenido de carbono fijo aumenta gradualmente, mostrando las características típicas de coque producido mediante soplado de aire31. Además, la resina β alcanzó un máximo de 3,7 % en peso en N7A3 y luego disminuyó de 1,2 % en peso a 0,4 % en peso en el orden de N5A5, N3A7 y N0A10.

Para analizar el cambio en las propiedades mecánicas del cuerpo en verde debido a la presión de moldeo, el cuerpo en verde se fabrica de 50 a 250 MPa a temperatura ambiente. En este momento se utilizó un molde de 35 × 35 × 40 mm de tamaño. El cuerpo verde preparado se carbonizó a 1200 ℃ durante 1 h en una atmósfera de nitrógeno a una velocidad de calentamiento de 10 °C/min.

El análisis proximal se midió mediante análisis termogravimétrico (TGA, STA409PC, Netzsch Corp, Alemania) y el análisis se realizó citando la norma internacional KS E ISO 117130. El contenido de resina β se verificó mediante ASTM D2318-1532 y ASTM D4072- 9833.

El grupo hidroxi (–OH), el grupo carbonilo (–C=O) y el grupo carboxilo (–COOH), etc. se generan cuando se agrega aire a la brea de alquitrán de hulla para la reacción34,35. Utilizando espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS, K-alpha +, Thermo Scientific, EE. UU.), se determinó el % atómico de O y C del grupo hidroxi (–OH), grupo carbonilo (–C=O) y grupo carboxi (– COOH) impartido a la superficie se midió y se determinó la relación O/C30.

La resistencia a la flexión se midió utilizando una máquina de prueba universal (UTM, WL2100, WITHILAB ltd, Corea) con referencia a ASTM D790-1736. La dureza Shore se midió utilizando un probador de dureza Shore (SH, Tipo-D, Kobunshi Keiki, Japón) con ASTM D224037.

Se midieron la densidad aparente y la densidad verdadera para medir la porosidad. La densidad aparente se midió mediante el método de Arquímedes y la densidad verdadera se midió mediante un picnómetro (BEL pycno, MicrotracBEL). Y la porosidad se calcula mediante la ecuación 1 donde ρ es la densidad.

Las Figuras 1 y 2 muestran el cambio en la densidad verde debido a la presión de moldeo. El cuerpo verde es la densidad del cuerpo verde antes de la carbonización. La densidad verde debida a la presión se muestra claramente en ambas regiones. En la región I, 50–200 MPa, la densidad verde aumenta gradualmente hasta 1,38 g/cm3 a medida que aumenta la presión, pero a 250 MPa, la densidad verde disminuye o la tasa de aumento es muy débil. La Tabla 2 y la Fig. 1 muestran los resultados de XPS del análisis de los grupos funcionales de oxígeno de los coques sin aglutinante utilizados en esta investigación29. Como se muestra en la Tabla 2 y la Fig. 1, el contenido de oxígeno en los coques sin aglutinante aumenta a medida que aumenta la proporción de aire inyectado, y el valor O1s/C1s aumenta de 6,97 a 11,20, con un aumento del 38%. La Figura 3 muestra el cambio en la densidad verde dependiendo del O/C a una presión de moldeo constante. Cuando la presión de moldeo es inferior a 100 MPa y el O/C es inferior a 7,3, la densidad en verde es muy baja, pero cuando el O/C es superior a 7,5, el valor de densidad en verde generalmente aumenta ligeramente. Sin embargo, cuando la presión de fabricación es de 250 MPa, la densidad verde disminuye a medida que aumenta la relación O/C. Esto significa que la densidad en verde está muy estrechamente relacionada con la presión de moldeo y los contenidos de O/C y resina β13,30,38,39,40.

Gráfico XPS dependiendo del contenido del flujo de aire.

La densidad verde cambia debido a la presión de moldeo a un caudal de aire constante.

Cambio de densidad verde debido al cambio de O/C a presión de moldeo constante.

La Figura 4 muestra los cambios en la resina β y O/C del coque sin aglutinante producido según el caudal de aire analizado en las Tablas 1 y 2. La resina β del coque sin aglutinante aumenta a 3,7% en peso hasta que la proporción de aire alcanza 0,3 y luego disminuye a 0,4% en peso. Por otro lado, el O/C aumenta constantemente a medida que aumenta la proporción de aire y, a menudo, se muestra mediante gráficos que la relación entre la resina β y el O/C es una compensación. Esto se debe a que a medida que aumenta el caudal de aire, el oxígeno reticula excesivamente la sustancia de molécula pequeña y el contenido de la resina β que tiene un peso molecular intermedio disminuye de modo que está presente con un peso molecular alto. Estas propiedades tienen una gran influencia en las propiedades físicas de los bloques de carbono de alta densidad y muestran los valores de resistencia mecánica más altos cuando la relación de aire es 1,0 a una presión de moldeo de 150 MPa, lo que se ha discutido en estudios previos30.

Cambios en la resina β y O/C del coque sin aglutinante fabricado en función de la relación de flujo de aire (N2/aire).

La Figura 5 muestra el cambio en la densidad verde en la región II de la Fig. 2 según el contenido de resina β. N10A0 y N7A3, que tienen contenidos de resina β de 2,7 y 3,7% en peso, respectivamente, tienen una mayor densidad verde. Por otro lado, en el caso de N5A5, N3A7 y N0A10 que tienen un bajo contenido de resina β de 1,2% en peso o menos, la densidad en verde disminuye cuando se moldea a alta presión. En particular, GB-N0A10 disminuyó un 2,63%. Esto se debe a que la resina β existente en el coque sin aglutinante se filtró hacia el exterior y no actuó como aglutinante cuando se moldeó a 250 MPa. Sin embargo, en el caso de GB-N10A0–250 y GB-N7A3–250, las densidades aumentan un 1,0% y un 1,2%, respectivamente, a pesar del moldeado a 250 MPa. Esto se debe a que, como se muestra en la Fig. 4, hay suficiente resina β en el coque sin aglutinante, por lo que desempeña un papel suficiente como aglutinante. A partir de esto, se puede juzgar que el contenido de resina β, no el O/C, tiene una gran influencia en las características mecánicas en la región de alta presión de más de 200 MPa.

Cambios en la densidad verde en función del contenido de resina β.

La Figura 6 muestra cambios en densidad, resistencia a la flexión y dureza Shore después de la carbonización. De manera similar a la Fig. 1, la Fig. 6 se puede dividir en dos áreas, una en la que cada propiedad mecánica aumenta y la otra en la que no, en base a 200 MPa. La Figura 7 muestra los cambios en las propiedades mecánicas del bloque de carbón después de la carbonización de la región I en la Fig. 6 por O/C. En la región I de baja presión de moldeo de 200 MPa o menos, las propiedades mecánicas después de la carbonización aumentan a medida que aumenta la presión de moldeo. Esto muestra casi la misma tendencia que la tendencia de la densidad verde. A partir de esta tendencia, se puede ver que cuando la densidad verde es alta, se pueden garantizar altas propiedades mecánicas después de la carbonización11,41. A una presión de 200 MPa o menos, las propiedades mecánicas aumentan después de la carbonización a medida que aumenta el contenido de oxígeno. Estas tendencias son consistentes con artículos anteriores30.

Cambios en (a) densidad, (b) resistencia a la flexión y (c) dureza Shore debido a la presión de moldeo del bloque de carbono de alta densidad después de la carbonización.

Cambios en (a) densidad, (b) resistencia a la flexión y (c) dureza Shore debido al O/C del bloque de carbono de alta densidad después de la carbonización.

La Figura 8 es un gráfico que muestra las propiedades mecánicas de la región II de la Fig. 6 según el contenido de resina β. Como se muestra en la Fig. 8a, en el caso de la densidad, cuanto menor es el contenido de resina β, mayor es la disminución de la densidad cuando se moldea a 250 MPa, y en el caso de CB-N0A10, la disminución es del 1,98%. En cambio, en el caso del CB-N10A0 y CB-N7A3 aumentó un 2,45% y un 3,53%, respectivamente. Esto se debe a que el contenido de resina β es suficiente y la resina β no escapa al exterior incluso cuando se moldea a alta presión y también está presente en el interior para aumentar la densidad. En particular, CB-N7A3–250 mostró la densidad más alta con 1,79 g/cm3. Como se muestra en la Fig. 8b, cuanto menor era el contenido de resina β, mayor era la disminución en la resistencia a la flexión, que fue del 44% en el caso de CB-N0A10. Por otro lado, en el caso de CB-N10A0 y CB-N7A3, aumentaron un 25% y un 28%, respectivamente, y en particular, CB-N7A3–250 tuvo la resistencia a la flexión más alta de 106 MPaAs, como se muestra en la Fig. 8c. Cuanto menor era el contenido de resina β, mayor era la disminución de la dureza Shore, que fue del 6,38% en el caso de CB-N0A10. Por otro lado, CB-N10A0 y CB-N7A3 aumentaron un 4,17% y un 10,00%, respectivamente, y CB-N7A3–250 mostró la dureza Shore más alta de 99HSD. Las Figuras 9a yb muestran cambios en la porosidad dependiendo del contenido de resina β de los bloques de carbono de alta densidad moldeados a 200 MPa y 250 MPa, respectivamente. CB-N0A10, que tiene el contenido de resina β más bajo, 0,4% en peso, aumentó su porosidad del 4,9% al 6,7%. Por otro lado, la porosidad de CB-N7A3, que tenía el mayor contenido de resina β de 3,7% en peso, disminuyó del 3,3% al 0,6%. A partir de esto, se encontró que el contenido de resina β tiene una gran influencia en la porosidad del bloque de carbón, y esta porosidad tiene una gran influencia en las propiedades mecánicas. Los cambios en las propiedades mecánicas mencionados anteriormente también pueden explicarse por este cambio en la porosidad.

Cambios en (a) densidad, (b) resistencia a la flexión y (c) dureza Shore de bloques de carbono de alta densidad después de la carbonización debido al contenido de resina β.

Cambio de porosidad según el contenido de resina β al moldear a (a) 200 MPa y (b) 250 MPa.

Estas tendencias en las propiedades mecánicas se pueden explicar a través de la relación entre la resina β y el O/C que se muestra en la Fig. 3. A presiones relativamente bajas por debajo de 200 MPa, se exhiben propiedades mecánicas más altas cuando la relación O/C es alta, mientras que a presiones altas, A presiones superiores a 200 MPa, el contenido de resina β juega un papel importante. Por lo tanto, incluso si la O/C es baja, se puede juzgar que el bloque de carbono de alta densidad con un alto contenido de resina β exhibe propiedades mecánicas más altas. Como se esperaba en la Fig. 3, cuando el contenido de resina β es bajo, la cantidad que sobresale hacia el exterior cuando se moldea a una presión baja de menos de 200 MPa es pequeña y puede desempeñar un papel suficiente en el grupo funcional O. Sin embargo, cuando se moldea a alta presión superior a 200 MPa, la resina β, que actúa como aglutinante, sobresale hacia el exterior, genera una mayor porosidad y se deterioran las propiedades mecánicas. Por otro lado, cuando el contenido de resina β es alto, la resina β está suficientemente presente dentro de las partículas de carbono incluso a una presión alta que excede los 200 MPa y produce una porosidad más baja. Como resultado, el contenido de resina β determina la porosidad de los bloques de carbono de alta densidad y eso afecta el cambio de las propiedades mecánicas a alta presión de moldeo.

Según los resultados anteriores, cuando la presión de moldeo varía en función de 200 MPa, el diagrama esquemático de las propiedades mecánicas del bloque de carbono de alta densidad con contenido de resina β se puede representar como en la Fig. 10. Cuando la presión de moldeo es Por debajo de 200 MPa, las partículas de carbono se unen actuando como un aglutinante suficiente sin salida de resina β, y las propiedades mecánicas aumentan a medida que aumenta la presión de moldeo.

Efecto del contenido de resina β sobre las propiedades mecánicas de bloques de carbono de alta densidad dependiendo de la presión de moldeo.

En este estudio, se produjeron bloques de carbono utilizando coque sin aglutinante producido en un estudio anterior, y se analizaron los efectos de la relación O/C y el contenido de resina β debido a la presión de moldeo sobre las propiedades mecánicas.

Al absorber oxígeno en el coque sin aglutinante, se indujo la reacción de reticulación de la materia volátil para aumentar el peso molecular. Como resultado, se puede reducir el contenido de materia volátil y se puede prevenir la aparición de hinchamiento después de la carbonización. Se encontró que la resina β y el O/C tienen una relación transversal entre sí, lo que tiene una gran influencia en las propiedades mecánicas. La tendencia de las propiedades mecánicas se manifiesta de la misma manera y aparecen puntos singulares, especialmente cuando se moldea a una presión superior a 200 MPa. Esto ilustra el hecho de que el contenido de resina β tiene un efecto mayor que la relación O/C cuando se moldea a alta presión. Como resultado, la densidad del CB-N7A3–250, que parecía tener las mejores características físicas, fue de 1,79 g/cm3, la resistencia a la flexión fue de 106 MPa y la dureza de la orilla fue de 99 HSD. Esto se debe a que el contenido de resina β es el más alto, con un 3,7% en peso, y las propiedades físicas aumentan constantemente incluso cuando se moldea a alta presión.

Higinbotham, H. Grafito colloida como lubricante adjunto para motores de automóviles. Proc. Inst. Automóvil. Ing. 29, 412–441. https://doi.org/10.1243/PIAE_PROC_1934_029_029_02 (1934).

Artículo de Google Scholar

Bevilacqua, M., Babutskyi, A. y Chrysanthou, A. Una revisión de la oxidación catalítica de frenos de aviones compuestos de carbono-carbono. Carbono 95, 861–869. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2015.08.100 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Miyazaki, K., Hagio, T. y Kobayashi, K. Compuestos de grafito y carburo de boro fabricados mediante prensado en caliente. J. Mater. Ciencia. 16, 752–762. https://doi.org/10.1007/BF00552213 (1981).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Lee, SM, Kang, DS, Kim, WS y Roh, JS Fabricación de grafito isotrópico a granel utilizando chatarra de grafito artificial. Letra de carbono. 15, 142-145. https://doi.org/10.5714/CL.2014.15.2.142 (2014).

Artículo de Google Scholar

Yang, Y., Hupta, MC, Dudley, KL y Lawrence, RW Un estudio comparativo de las propiedades de protección EMI de nanofibras de carbono y compuestos poliméricos rellenos de nanotubos de carbono de paredes múltiples. Nanociencia. Nanotecnología. 5, 927–931. https://doi.org/10.1166/jnn.2005.115 (2005).

Artículo CAS Google Scholar

Li, N. y col. Blindaje contra interferencias electromagnéticas (EMI) de compuestos epoxi de nanotubos de carbono de pared simple. Nano Lett. 6, 1141-1145. https://doi.org/10.1021/nl0602589 (2006).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Zhao, Y. et al. Microestructura y propiedades térmicas/mecánicas de compuestos de escamas de grafito natural reforzados con fibra de carbono corta con brea mesofásica como aglutinante. Carbono 53, 313–320. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2012.11.013 (2013).

Artículo CAS Google Scholar

Liu, Z., Guo, Q., Shi, J., Zhai, G. y Liu, L. Bloques de grafito con alta conductividad térmica derivados de escamas de grafito natural. Carbono 46, 414–421. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2007.11.050 (2008).

Artículo CAS Google Scholar

Cho, JH, Im, JS, Kim, MI, Lee, YS & Bai, YC Preparación de brea aglutinante a base de petróleo para fabricar cuerpos moldeados de carbono térmicamente conductivos y comparación con brea aglutinante a base de carbón comercial. Letra de carbono. 30, 373–379. https://doi.org/10.1007/s42823-019-00106-z (2020).

Artículo de Google Scholar

TQ Li, ZJ Hu, JS Wang, YM Guo, CY Wang, Influencia del contenido de resina β y las condiciones de sinterización en el rendimiento de masas de carbono isotrópicas y de alta densidad derivadas de polvo de mesofase superfino, 57º Congreso Astronáutico Internacional (2006 ), https://doi.org/10.2514/6.IAC-06-C2.4.11

Wang, YG, Korai, Y. & Mochida, I. Disco de carbono de alta densidad y resistencia preparado a partir de microperlas de mesocarbono sintéticas derivadas de brea. Carbono 37, 1049-1057. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(98)00298-X (1999).

Artículo CAS Google Scholar

Gao, Y., Song, H. y Chen, X. Autosinterabilidad de microperlas de mesocarbono (MCMB) para la preparación de carbono isotrópico de alta densidad. J. Mater. Ciencia. 38, 2209–2213. https://doi.org/10.1023/A:1023740517269 (2003).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Zhou, C. & McGinn, PJ El efecto del oxígeno en el procesamiento de microperlas de mesocarbono en carbono de alta densidad. Carbono 44, 1673–1681. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2006.01.004 (2006).

Artículo CAS Google Scholar

Shen, K. y col. Ventajas de la carga de grafito microcristalino natural sobre el coque de petróleo en la preparación de grafito isotrópico. Carbono 90, 197–206. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2015.03.068 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Weisshaus, H., Kenig, S. & Siegmann, A. Efecto de los materiales y el procesamiento sobre las propiedades mecánicas de los compuestos C/C. Carbono 29, 1203-1220. https://doi.org/10.1016/0008-6223(91)90038-K (1991).

Artículo CAS Google Scholar

Eslami, Z., Yazdani, F. y Mirzapour, MA Propiedades térmicas y mecánicas de compuestos de base fenólica reforzados con fibras de carbono y nanotubos de carbono multipared. Compuestos: Parte A 72, 22–31 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Im, US, Kim, JY, Lee, BR, Peck, DH y Jung, DH Propiedades mecánicas y eléctricas del compuesto MCMB/fibra de carbono cortada con diferentes tamaños de cuentas. Ciencia. Rep. 9, 7065. https://doi.org/10.1038/s41598-019-43480-4 (2019).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Planes, E., Gloaguen, F. & Flandin, L. Optimización de formulaciones de compuestos poliméricos con alto contenido de relleno: aplicación a placa bipolar. Compos. Ciencia. Tecnología. 110, 17-25. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2015.01.009 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Zakaria, MY, Sulong, AB, Sahari, J. & Suherman, H. Efecto de la adición de fibra de carbono molida como relleno secundario sobre la conductividad eléctrica de compuestos de grafito/epóxido para material conductor eléctrico. Compos. B 83, 75–80. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2015.08.034 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Mathur, RB, Dhakate, SR, Hupta, DK, Dhami, TL y Aggarwal, RK Efecto de diferentes cargas de carbono sobre las propiedades de la placa bipolar compuesta de grafito. J. Mater. Proceso. Tecnología. 203, 184–192. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2007.10.044 (2008).

Artículo CAS Google Scholar

Fernández, JJ et al. Modificación de la brea de alquitrán de hulla mediante soplado de aire II Influencia en la estructura y propiedades del coque. Carbono 33, 1235-1245. https://doi.org/10.1016/0008-6223(95)00062-I (1995).

Artículo de Google Scholar

Adamson, MJ Expansión térmica e hinchamiento de resina epoxi curada utilizada en materiales compuestos de grafito/epóxido. J. Mater. Ciencia. 15, 1736-1745. https://doi.org/10.1007/BF00550593 (1980).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Snead, LL, Burchell, TD y Katoh, Y. Hinchazón del grafito nuclear y el compuesto de fibra de carbono de alta calidad bajo temperaturas de irradiación muy altas. J. Nucl. Madre. 381, 55–61. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2008.07.033 (2008).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Xia, X., Yih, J., D'Souza, NA & Hu, Z. Hinchazón y comportamiento mecánico de geles compuestos de silicatos en capas de poli (N-isopropilacrilamida) / Na-montmorillonita. Polímero 44, 3389–3393. https://doi.org/10.1016/S0032-3861(03)00228-3 (2003).

Artículo CAS Google Scholar

Mochida, I. et al. Preparación de brea mesofásica a partir de hidrocarburos aromáticos con ayuda de HFBF3. Carbono 28, 311–319. https://doi.org/10.1016/0008-6223(90)90005-J (1990).

Artículo CAS Google Scholar

Zeng, SM, Maeda, T., Tokumitsu, K., Mondori, J. & Mochida, I. Preparación de precursores de brea isotrópica para fibras de carbono de uso general (GPCF) mediante soplado de aire - II. Soplado por aire de alquitrán de hulla, alquitrán de hulla hidrogenado y breas de petróleo. Carbono 31, 413–419. https://doi.org/10.1016/0008-6223(93)90128-W (1993).

Artículo CAS Google Scholar

Shen, K. y col. Grafito homogéneo y altamente isotrópico producido a partir de microperlas de mesocarbono. Carbono 94, 18-26. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2015.06.034 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Ragan, S. & Marsh, HJ Uso de coque de aguja oxidado en la preparación de artefactos de carbono. Madre. Ciencia. 18, 3705–3711. https://doi.org/10.1007/BF00540743 (1983).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Lee, SH y cols. Preparación y caracterización de brea isotrópica de alta capacidad de hilatura a partir de carbón de bajo rango extraído con 1-metilnaftaleno mediante cocarbonización con residuos de petróleo. Carbono 155, 186-194. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.08.061 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Park, SJ y cols. El efecto del contenido de oxígeno en coques sin aglutinante para bloques de carbono de alta densidad a partir de brea de alquitrán de hulla. Materiales 14, 1832. https://doi.org/10.3390/ma14081832 (2021).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Fernández, JJ, Figueiras, A., Granda, M., Bermejo, J. & Menéndez, R. Modificación de brea de alquitrán de hulla mediante soplado de aire-I. Variación de la composición y propiedades de la brea. Carbono 33, 295–307. https://doi.org/10.1016/0008-6223(94)00130-R (1995).

Artículo CAS Google Scholar

ASTM D2318–15, Método de prueba estándar para el contenido de alquitrán y brea insoluble en quinolina (QI); ASTM Internacional: West Conshohocken, PA, EE. UU. (2015), https://doi.org/10.1520/D2318-15

ASTM D4072–98, Método de prueba estándar para el contenido de alquitrán y brea insoluble en tolueno (TI); ASTM Internacional: West Conshohocken, PA, EE. UU. (2018), https://doi.org/10.1520/D4072-98R18

Lee, SM, Lee, SH y Jung, DH Oxidación superficial de brea de petróleo para mejorar la proporción de mesoporos y la superficie específica del carbón activado. Ciencia. Rep. 11, 1460. https://doi.org/10.1038/s41598-020-80784-2 (2021).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Fanjul, F., Granda, M., Santamaria, R. & Menendez, R. Sobre la química de la estabilización oxidativa y la carbonización de la fase de malla carbonosa. Combustible 81, 2061-2070. https://doi.org/10.1016/S0016-2361(02)00189-8 (2002).

Artículo CAS Google Scholar

ASTM D790–17, Métodos de prueba estándar para propiedades de flexión de plásticos reforzados y no reforzados y materiales aislantes eléctricos; ASTM Internacional: West Conshohocken, PA, EE. UU. (2017), https://doi.org/10.1520/D0790-17

ASTM D2240–15, Método de prueba estándar para propiedades del caucho: dureza durómétrica; ASTM Internacional: West Conshohocken, PA, EE. UU. (2015), https://doi.org/10.1520/D2240-15R21

Fitzer, E., Huttner, W. & Manocha, LM Influencia de los parámetros del proceso en las propiedades mecánicas de compuestos de carbono/carbono con brea como precursor de la matriz. Carbono 18, 291–295. https://doi.org/10.1016/0008-6223(80)90054-8 (1980).

Artículo CAS Google Scholar

Ming, Z., Wen, ZW & Dong, ZH Efecto de la presión sobre las microestructuras y propiedades mecánicas de una aleación a base de Al-Cu preparada mediante fundición por compresión. Trans. Met no ferroso. Soc. China 17, 496–501. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(07)60122-8 (2007).

Artículo de Google Scholar

Hu, HL, Ko, TH, Kuo, WS y Chen, ST Influencia de la adición de microperlas de mesocarbono en cocompuestos CC sobre la microestructura y las propiedades durante la carbonización. J. Aplica. Polimero. Ciencia. 102, 3102–3110. https://doi.org/10.1002/app.23745 (2006).

Artículo CAS Google Scholar

Norfolk, C., Mukasyan, A., Hayes, D., McGinn, P. y Varma, A. Procesamiento de microperlas de mesocarbono para obtener materiales de alto rendimiento: Parte I. Estudios sobre el mecanismo de sinterización. Carbono 42, 11-19. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2003.09.020 (2004).

Artículo CAS Google Scholar

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Este trabajo fue apoyado por el Programa de Innovación Tecnológica (o Programa de Desarrollo de Tecnología Estratégica Industrial-proyecto de desarrollo de grafito sintético) (20006832, Material de grafito de carbono desarrollado para estructuras de máquinas autolubricantes resistentes al calor y químicos a base de coque) financiado por el Ministerio de Comercio, Industria y Energía(MOTIE, Corea).

Laboratorio de Pilas de Combustible, Instituto Coreano de Investigación Energética (KIER), Daejeon, 34129, República de Corea

Seungjoo Park, Seon Ho Lee, Song Mi Lee y Doo-Hwan Jung

Ingeniería Energética, Universidad de Ciencia y Tecnología (UST), Daejeon, 34113, República de Corea

Seungjoo Park, Song Mi Lee y Doo-Hwan Jung

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SP: Conceptualización, Metodología, Redacción- Elaboración del borrador original. SML: Metodología, Curación de Datos, Investigación. SHL: Metodología, Curación de datos, Visualización, Investigación. DHJ: Supervisión, Validación, Redacción-Revisión y Edición. Y todos los autores revisaron el manuscrito.

Correspondencia a Doo-Hwan Jung.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Park, S., Lee, SH, Lee, SM et al. Efecto de la resina β de coque sin aglutinante sobre las propiedades mecánicas de bloques de carbono de alta densidad a alta presión de moldeo. Informe científico 12, 12287 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-16648-8

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Recibido: 08 de octubre de 2021

Aceptado: 13 de julio de 2022

Publicado: 19 de julio de 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-16648-8

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