I. Karakteristik Struktur Kristal
Struktur Berlapis: Struktur kristal kokas minyak bumi yang digrafitisasi terdiri dari jaringan planar atom karbon heksagonal. Jaringan planar ini tersusun lapis demi lapis, membentuk struktur berlapis yang khas. Lapisan-lapisan tersebut dihubungkan oleh gaya van der Waals yang relatif lemah, yang memberikan sifat pelumas dan anisotropi pada grafit.
Konstanta Kisi: Setelah perlakuan grafitisasi, konstanta kisi (a₀ dan c₀) kokas minyak bumi mendekati konstanta kisi grafit alami, yang menunjukkan tingkat kemiripan yang tinggi dalam struktur kristalnya. Fitur struktural ini memungkinkan kokas minyak bumi yang telah digrafitisasi untuk menunjukkan konduktivitas listrik dan termal yang sangat baik.
Parameter Mikrokristalin: Dengan menggunakan difraksi sinar-X, parameter seperti jarak antar lapisan (d₀₀₂), diameter lapisan rata-rata (Lₐ), dan tinggi tumpukan (Lc) dari mikrokristal dalam kokas minyak bumi yang tergrafitisasi dapat dihitung. Parameter-parameter ini mencerminkan ukuran dan susunan mikrokristal dan berfungsi sebagai indikator penting untuk mengevaluasi tingkat grafitisasi.
II. Pengaruh Proses Grafitisasi
Transisi dari Keadaan Amorf ke Kristalin: Sebelum grafitisasi, struktur karbon kokas minyak bumi bersifat amorf, ditandai dengan struktur material "tidak teratur jarak jauh, teratur jarak pendek". Melalui perlakuan grafitisasi (biasanya dilakukan pada suhu tinggi berkisar antara 2500°C hingga 3000°C), karbon amorf secara bertahap berubah menjadi struktur kristal grafit tiga dimensi yang teratur.
Peningkatan Ukuran Mikrokristalit: Selama proses grafitisasi, ketebalan rata-rata (Lc) dan lebar (Lₐ) serpihan kisi karbon meningkat, sementara jarak antar lapisan (d) menurun. Hal ini mengakibatkan peningkatan ukuran mikrokristalit dan struktur kristal yang lebih sempurna.
Penurunan Resistivitas: Seiring meningkatnya derajat grafitisasi, resistivitas kokas minyak bumi yang telah digrafitisasi menurun secara signifikan. Hal ini karena, selama proses grafitisasi, susunan atom karbon menjadi lebih teratur, memungkinkan elektron untuk bergerak lebih bebas di dalam bidang lapisan, sehingga meningkatkan konduktivitas listrik.
III. Hubungan Antara Struktur Mikro dan Sifat-Sifat
Konduktivitas Listrik: Struktur kristal berlapis dari kokas minyak bumi tergrafitisasi memungkinkan elektron untuk bergerak bebas di dalam bidang lapisan, sehingga menghasilkan konduktivitas listrik yang sangat baik. Sifat ini membuat kokas minyak bumi tergrafitisasi banyak diaplikasikan di berbagai bidang seperti material elektroda dan aditif konduktif.
Konduktivitas Termal: Karena gaya van der Waals yang menghubungkan lapisan-lapisan tersebut, panas dapat dengan cepat berpindah di dalam bidang lapisan. Akibatnya, kokas minyak bumi yang digrafitisasi juga menunjukkan konduktivitas termal yang baik, sehingga cocok untuk pembuatan material penghantar panas dan aplikasi lainnya.
Sifat Mekanis: Struktur kristal kokas minyak bumi tergrafitisasi memberikannya kekuatan mekanis tertentu. Namun, dibandingkan dengan material logam, struktur berlapisnya menghasilkan ikatan antar lapisan yang lebih lemah, sehingga menghasilkan kekuatan lentur dan tekan yang relatif lebih rendah. Karakteristik kinerja ini memberikan kokas minyak bumi tergrafitisasi keunggulan aplikasi dalam skenario di mana ia perlu menahan tekanan tertentu tetapi tidak memerlukan kekuatan tinggi.
Waktu posting: 28 Agustus 2025