வேதியியல் ஆக்சிஜனேற்ற முறை என்பது விரிவடையக்கூடிய கிராஃபைட்டைத் தயாரிப்பதற்கான ஒரு பாரம்பரிய முறையாகும். இந்த முறையில், இயற்கையான செதில் கிராஃபைட், பொருத்தமான ஆக்சிஜனேற்றி மற்றும் இடைச்செருகும் காரணியுடன் ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் கட்டுப்படுத்தப்பட்டு, தொடர்ந்து கலக்கப்பட்டு, பின்னர் கழுவப்பட்டு, வடிகட்டப்பட்டு, உலர்த்தப்படுவதன் மூலம் விரிவடையக்கூடிய கிராஃபைட் பெறப்படுகிறது. எளிய உபகரணங்கள், வசதியான செயல்பாடு மற்றும் குறைந்த செலவு போன்ற நன்மைகளுடன், வேதியியல் ஆக்சிஜனேற்ற முறையானது தொழில்துறையில் ஒப்பீட்டளவில் ஒரு முதிர்ச்சியடைந்த முறையாக மாறியுள்ளது.
வேதியியல் ஆக்சிஜனேற்றத்தின் செயல்முறைப் படிகளில் ஆக்சிஜனேற்றம் மற்றும் இடைச்செருகல் ஆகியவை அடங்கும். விரிவடையக்கூடிய கிராஃபைட் உருவாவதற்கு கிராஃபைட்டின் ஆக்சிஜனேற்றமே அடிப்படை நிபந்தனையாகும், ஏனெனில் இடைச்செருகல் வினை சீராக நடைபெறுமா என்பது கிராஃபைட் அடுக்குகளுக்கு இடையேயான திறப்பின் அளவைப் பொறுத்தது. மேலும், அறை வெப்பநிலையில் உள்ள இயற்கை கிராஃபைட் சிறந்த நிலைத்தன்மையையும் அமிலம் மற்றும் கார எதிர்ப்பையும் கொண்டுள்ளது, எனவே அது அமிலம் மற்றும் காரத்துடன் வினைபுரிவதில்லை. ஆகையால், வேதியியல் ஆக்சிஜனேற்றத்தில் ஆக்சிஜனேற்றியைச் சேர்ப்பது ஒரு அவசியமான முக்கிய அங்கமாகிவிட்டது.
பல வகையான ஆக்சிஜனேற்றிகள் உள்ளன; பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஆக்சிஜனேற்றிகள் திட ஆக்சிஜனேற்றிகள் (பொட்டாசியம் பெர்மாங்கனேட், பொட்டாசியம் டைக்ரோமேட், குரோமியம் ட்ரைஆக்சைடு, பொட்டாசியம் குளோரேட் போன்றவை) ஆகும். மேலும், சில ஆக்சிஜனேற்றும் திரவ ஆக்சிஜனேற்றிகளும் (ஹைட்ரஜன் பெராக்சைடு, நைட்ரிக் அமிலம் போன்றவை) பயன்படுத்தப்படலாம். விரிவடையக்கூடிய கிராஃபைட்டைத் தயாரிப்பதில் பொட்டாசியம் பெர்மாங்கனேட்டே முக்கிய ஆக்சிஜனேற்றியாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது என்பது சமீபத்திய ஆண்டுகளில் கண்டறியப்பட்டுள்ளது.
ஆக்ஸிஜனேற்றியின் செயல்பாட்டின் கீழ், கிராஃபைட் ஆக்ஸிஜனேற்றம் அடைகிறது, மேலும் கிராஃபைட் அடுக்கில் உள்ள நடுநிலை வலைப்பின்னல் பெருமூலக்கூறுகள் நேர்மறை மின்னூட்டம் கொண்ட தளப் பெருமூலக்கூறுகளாக மாறுகின்றன. ஒரே நேர்மறை மின்னூட்டத்தின் விலக்கு விளைவின் காரணமாக, கிராஃபைட் அடுக்குகளுக்கு இடையேயான தூரம் அதிகரிக்கிறது, இது இடைச்செருகி கிராஃபைட் அடுக்கிற்குள் சீராக நுழைவதற்கு ஒரு பாதையையும் இடத்தையும் வழங்குகிறது. விரிவடையக்கூடிய கிராஃபைட்டைத் தயாரிக்கும் செயல்முறையில், இடைச்செருகும் காரணி முக்கியமாக அமிலமாகும். சமீபத்திய ஆண்டுகளில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் முக்கியமாக கந்தக அமிலம், நைட்ரிக் அமிலம், பாஸ்பரஸ் அமிலம், பெர்குளோரிக் அமிலம், கலப்பு அமிலம் மற்றும் பனிப்பாறை அசிட்டிக் அமிலம் ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்துகின்றனர்.
மின்வேதியியல் முறையில், ஒரு நிலையான மின்னோட்டத்தில், செருகப்பட்ட பொருளின் நீர்க்கரைசலை மின்பகுளியாகக் கொண்டு, கிராஃபைட் மற்றும் உலோகப் பொருட்கள் (துருப்பிடிக்காத எஃகு, பிளாட்டினம் தகடு, ஈயத் தகடு, டைட்டேனியம் தகடு போன்றவை) ஒரு கலப்பு நேர்மின்வாயை உருவாக்குகின்றன; மின்பகுளியில் செருகப்பட்ட உலோகப் பொருட்கள் எதிர்மின்வாயாகச் செயல்பட்டு ஒரு மூடிய சுற்றை உருவாக்குகின்றன; அல்லது, மின்பகுளியில் இடைநிறுத்தப்பட்ட கிராஃபைட்டை, அதே நேரத்தில் எதிர்மின் மற்றும் நேர்மின் தகடுகளில் செருகி, இரண்டு மின்முனைகள் வழியாகவும் ஆற்றலூட்டும் முறையில் நேர்மின்வாய் ஆக்சிஜனேற்றம் செய்யப்படுகிறது. கிராஃபைட்டின் மேற்பரப்பு கார்போகேட்டயானாக ஆக்சிஜனேற்றம் அடைகிறது. அதே நேரத்தில், நிலைமின் ஈர்ப்பு மற்றும் செறிவு வேறுபாடு பரவல் ஆகியவற்றின் ஒருங்கிணைந்த செயல்பாட்டின் கீழ், அமில அயனிகள் அல்லது பிற முனைவுள்ள இடைச்செருகல் அயனிகள் கிராஃபைட் அடுக்குகளுக்கு இடையில் உட்பொதிக்கப்பட்டு விரிவடையக்கூடிய கிராஃபைட்டை உருவாக்குகின்றன.
வேதியியல் ஆக்சிஜனேற்ற முறையுடன் ஒப்பிடுகையில், விரிவடையக்கூடிய கிராஃபைட்டைத் தயாரிப்பதற்கான மின்வேதியியல் முறையில், முழு செயல்முறையிலும் ஆக்சிஜனேற்றி பயன்படுத்தப்படுவதில்லை. இதனால், பதப்படுத்தும் அளவு அதிகமாகவும், அரிக்கும் பொருட்களின் எஞ்சிய அளவு குறைவாகவும், வினைக்குப் பிறகு மின்பகுளியை மறுசுழற்சி செய்ய முடிவதாலும், அமிலத்தின் அளவு குறைவதாலும், செலவு மிச்சமாவதாலும், சுற்றுச்சூழல் மாசுபாடு குறைவதாலும், உபகரணங்களுக்கு ஏற்படும் சேதம் குறைவாக இருப்பதாலும், சேவை ஆயுள் நீட்டிக்கப்படுவதாலும், சமீபத்திய ஆண்டுகளில், பல நன்மைகளைக் கொண்ட இந்த மின்வேதியியல் முறையானது, பல நிறுவனங்களால் விரிவடையக்கூடிய கிராஃபைட்டைத் தயாரிப்பதற்கான விருப்பமான முறையாக படிப்படியாக மாறியுள்ளது.
வாயு நிலை பரவல் முறையானது, வாயு வடிவில் உள்ள கிராஃபைட்டுடன் இடைச்செருகியைத் தொடர்புபடுத்தி, இடைச்செருகல் வினை மூலம் விரிவடையக்கூடிய கிராஃபைட்டை உற்பத்தி செய்வதாகும். பொதுவாக, கிராஃபைட்டும் இடைச்செருகியும் வெப்ப-எதிர்ப்பு கண்ணாடி வினைக்கலனின் இரு முனைகளிலும் வைக்கப்பட்டு, வெற்றிடம் செலுத்தப்பட்டு அடைக்கப்படுவதால், இது இரு-அறை முறை என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. இந்த முறை, தொழில்துறையில் ஹாலைடு -EG மற்றும் கார உலோகம் -EG ஆகியவற்றைத் தொகுக்கப் பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
நன்மைகள்: வினைக்கலனின் அமைப்பையும் வரிசைமுறையையும் கட்டுப்படுத்த முடியும், மேலும் வினைபடுபொருள்களையும் விளைபொருள்களையும் எளிதாகப் பிரிக்கலாம்.
குறைபாடுகள்: வினைபுரியும் சாதனம் மிகவும் சிக்கலானது, செயல்படுத்துவது மிகவும் கடினம், அதனால் உற்பத்தி அளவு குறைவாக இருக்கும்; மேலும், வினையானது உயர் வெப்பநிலை நிலைகளில் மேற்கொள்ளப்பட வேண்டியிருப்பதால், அதிக நேரம் எடுக்கும், மற்றும் வினைக்கான நிபந்தனைகள் மிகவும் கடுமையாக இருக்கும்; தயாரிப்புச் சூழல் வெற்றிடமாக இருக்க வேண்டும், எனவே உற்பத்திச் செலவு ஒப்பீட்டளவில் அதிகமாகும், இது பெரிய அளவிலான உற்பத்திப் பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றதல்ல.
கலப்பு திரவ நிலை முறையானது, விரிவடையக்கூடிய கிராஃபைட்டைத் தயாரிப்பதற்காக, வெப்ப வினைக்கான மந்த வாயுவின் இயக்கம் அல்லது அடைப்பு அமைப்பின் பாதுகாப்பின் கீழ், செருகப்பட்ட பொருளை கிராஃபைட்டுடன் நேரடியாகக் கலப்பதாகும். இது பொதுவாக கார உலோகம்-கிராஃபைட் இடை அடுக்குச் சேர்மங்களின் (GICs) தொகுப்பிற்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
நன்மைகள்: வினை செயல்முறை எளிமையானது, வினை வேகம் விரைவானது, கிராஃபைட் மூலப்பொருட்கள் மற்றும் உட்பொருட்களின் விகிதத்தை மாற்றுவதன் மூலம் ஒரு குறிப்பிட்ட அமைப்பு மற்றும் கலவை கொண்ட விரிவடையக்கூடிய கிராஃபைட்டை அடைய முடியும், இது பெருமளவு உற்பத்திக்கு மிகவும் பொருத்தமானது.
குறைபாடுகள்: உருவாகும் பொருள் நிலையற்றது, GIC-களின் மேற்பரப்பில் இணைக்கப்பட்டுள்ள தடையற்ற செருகப்பட்ட பொருளைக் கையாள்வது கடினம், மேலும் அதிக எண்ணிக்கையில் தொகுப்புச் செய்யும்போது கிராஃபைட் இடை அடுக்குச் சேர்மங்களின் நிலைத்தன்மையை உறுதி செய்வது கடினம்.
உருகும் முறையானது, கிராஃபைட்டை இடைச்செருகும் பொருளுடன் கலந்து, விரிவடையக்கூடிய கிராஃபைட்டைத் தயாரிக்க வெப்பப்படுத்துவதாகும். யூடெக்டிக் கூறுகள் அமைப்பின் உருகுநிலையை (ஒவ்வொரு கூறுகளின் உருகுநிலைக்குக் கீழே) குறைக்க முடியும் என்ற உண்மையின் அடிப்படையில், கிராஃபைட் அடுக்குகளுக்கு இடையில் ஒரே நேரத்தில் இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட பொருட்களை (உருகிய உப்பு அமைப்பை உருவாக்கக்கூடியதாக இருக்க வேண்டும்) செருகுவதன் மூலம் மும்மை அல்லது பலகூறு GIC-களைத் தயாரிப்பதற்கான ஒரு முறையாகும். பொதுவாக உலோக குளோரைடுகள் - GIC-களைத் தயாரிப்பதில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
நன்மைகள்: இந்தத் தொகுப்புப் பொருள் நல்ல நிலைத்தன்மை, எளிதில் கழுவக்கூடிய தன்மை, எளிய வினை சாதனம், குறைந்த வினை வெப்பநிலை, குறைந்த நேரம் ஆகியவற்றைக் கொண்டிருப்பதால், இது பெருமளவிலான உற்பத்திக்கு ஏற்றது.
குறைபாடுகள்: வினைச் செயல்முறையில் விளைபொருளின் வரிசை அமைப்பு மற்றும் கலவையைக் கட்டுப்படுத்துவது கடினம், மேலும் பெருந்திரள் தொகுப்பில் விளைபொருளின் வரிசை அமைப்பு மற்றும் கலவையின் நிலைத்தன்மையை உறுதி செய்வதும் கடினம்.
அழுத்த முறை என்பது, கிராஃபைட் மேட்ரிக்ஸை கார மண் உலோகம் மற்றும் அரிய மண் உலோகத் தூளுடன் கலந்து, அழுத்தப்பட்ட சூழ்நிலைகளில் வினைபுரியச் செய்து எம்-ஜிஐசிஎஸ் (M-GICS) தயாரிப்பதாகும்.
குறைபாடுகள்: உலோகத்தின் ஆவி அழுத்தம் ஒரு குறிப்பிட்ட வரம்பைத் தாண்டும்போது மட்டுமே செருகல் வினையை மேற்கொள்ள முடியும்; இருப்பினும், வெப்பநிலை மிகவும் அதிகமாக இருப்பதால், உலோகம் மற்றும் கிராஃபைட் இணைந்து கார்பைடுகளை உருவாக்கி, எதிர்மறை வினையை ஏற்படுத்துவது எளிது. எனவே, வினை வெப்பநிலையை ஒரு குறிப்பிட்ட வரம்பிற்குள் ஒழுங்குபடுத்த வேண்டும். அரிமண் உலோகங்களின் செருகல் வெப்பநிலை மிகவும் அதிகமாக இருப்பதால், வினை வெப்பநிலையைக் குறைக்க அழுத்தம் கொடுக்கப்பட வேண்டும். இந்த முறை குறைந்த உருகுநிலை கொண்ட உலோக-GICS தயாரிப்பிற்கு ஏற்றது, ஆனால் இதன் சாதனம் சிக்கலானது மற்றும் செயல்பாட்டுத் தேவைகள் கடுமையானவை என்பதால், இது தற்போது அரிதாகவே பயன்படுத்தப்படுகிறது.
வெடிமுறை பொதுவாக கிராஃபைட் மற்றும் KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O போன்ற பைரோபைரோக்கள் அல்லது தயாரிக்கப்பட்ட கலவைகள் போன்ற விரிவாக்க முகவர்களைப் பயன்படுத்துகிறது. இதைச் சூடுபடுத்தும்போது, கிராஃபைட் ஒரே நேரத்தில் கேம்பியம் சேர்மத்தின் ஆக்சிஜனேற்றம் மற்றும் இடைச்செருகல் வினைக்கு உட்படுகிறது, இது பின்னர் ஒரு "வெடிக்கும்" வழியில் விரிவடைந்து, அதன் மூலம் விரிவாக்கப்பட்ட கிராஃபைட்டைப் பெறுகிறது. விரிவாக்க முகவராக உலோக உப்பு பயன்படுத்தப்படும்போது, விளைபொருள் மிகவும் சிக்கலானதாகிறது, அதில் விரிவாக்கப்பட்ட கிராஃபைட் மட்டுமல்லாமல், உலோகமும் அடங்கியுள்ளது.
