গ্রাফিটাইজড পেট্রোলিয়াম কোকের অণুসজ্জা (স্ফটিক গঠন) কেমন?

১. স্ফটিক কাঠামোর বৈশিষ্ট্য

স্তরযুক্ত গঠন: গ্রাফাইটাইজড পেট্রোলিয়াম কোকের স্ফটিক গঠন ষড়ভুজাকার কার্বন পরমাণুর সমতলীয় নেটওয়ার্ক দ্বারা গঠিত। এই সমতলীয় নেটওয়ার্কগুলো স্তরে স্তরে সজ্জিত হয়ে একটি আদর্শ স্তরযুক্ত গঠন তৈরি করে। স্তরগুলো অপেক্ষাকৃত দুর্বল ভ্যান ডার ওয়ালস বল দ্বারা সংযুক্ত থাকে, যা গ্রাফাইটকে পিচ্ছিলতা এবং অ্যানাইসোট্রপি প্রদান করে।
ল্যাটিস ধ্রুবক: গ্রাফিটাইজেশন প্রক্রিয়ার পর, পেট্রোলিয়াম কোকের ল্যাটিস ধ্রুবক (a₀ এবং c₀) প্রাকৃতিক গ্রাফাইটের ল্যাটিস ধ্রুবকের কাছাকাছি চলে আসে, যা তাদের স্ফটিক কাঠামোর মধ্যে উচ্চ মাত্রার সাদৃশ্য নির্দেশ করে। এই কাঠামোগত বৈশিষ্ট্য গ্রাফিটাইজড পেট্রোলিয়াম কোককে উৎকৃষ্ট বৈদ্যুতিক এবং তাপীয় পরিবাহিতা প্রদর্শনে সক্ষম করে।
মাইক্রোক্রিস্টালাইন প্যারামিটারসমূহ: এক্স-রে ডিফ্র্যাকশন ব্যবহার করে গ্রাফিটাইজড পেট্রোলিয়াম কোকের মাইক্রোক্রিস্টালগুলোর আন্তঃস্তর ব্যবধান (d₀₀₂), গড় স্তর ব্যাস (Lₐ), এবং স্ট্যাকিং উচ্চতা (Lc)-এর মতো প্যারামিটারগুলো গণনা করা যায়। এই প্যারামিটারগুলো মাইক্রোক্রিস্টালগুলোর আকার ও বিন্যাসকে প্রতিফলিত করে এবং গ্রাফিটাইজেশনের মাত্রা মূল্যায়নের জন্য গুরুত্বপূর্ণ সূচক হিসেবে কাজ করে।

২. গ্রাফিটাইজেশন প্রক্রিয়ার প্রভাব

অনিয়তাকার থেকে স্ফটিকাকার অবস্থায় রূপান্তর: গ্রাফিটাইজেশনের পূর্বে, পেট্রোলিয়াম কোকের কার্বন কাঠামো অনিয়তাকার থাকে, যার বৈশিষ্ট্য হলো “দীর্ঘ-পরিসরের বিশৃঙ্খল, স্বল্প-পরিসরের সুশৃঙ্খল” ভৌত গঠন। গ্রাফিটাইজেশন প্রক্রিয়ার মাধ্যমে (যা সাধারণত ২৫০০°C থেকে ৩০০০°C পর্যন্ত উচ্চ তাপমাত্রায় করা হয়), অনিয়তাকার কার্বন ধীরে ধীরে একটি সুশৃঙ্খল ত্রিমাত্রিক গ্রাফাইট স্ফটিক কাঠামোতে রূপান্তরিত হয়।
মাইক্রোক্রিস্টালাইটের আকার বৃদ্ধি: গ্রাফিটাইজেশন প্রক্রিয়ার সময়, কার্বন ল্যাটিস ফ্লেকগুলির গড় পুরুত্ব (Lc) এবং প্রস্থ (Lₐ) বৃদ্ধি পায়, এবং আন্তঃস্তর ব্যবধান (d) হ্রাস পায়। এর ফলে মাইক্রোক্রিস্টালাইটের আকার বৃদ্ধি পায় এবং একটি আরও নিখুঁত স্ফটিক কাঠামো তৈরি হয়।
রোধাঙ্ক হ্রাস: গ্রাফিটাইজেশনের মাত্রা বাড়ার সাথে সাথে গ্রাফিটাইজড পেট্রোলিয়াম কোকের রোধাঙ্ক উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়। এর কারণ হলো, গ্রাফিটাইজেশন প্রক্রিয়ায় কার্বন পরমাণুগুলোর বিন্যাস আরও সুশৃঙ্খল হয়, যা ইলেকট্রনগুলোকে স্তরতলের মধ্যে আরও অবাধে চলাচল করতে দেয় এবং এর ফলে বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা বৃদ্ধি পায়।

III. অণুসজ্জা এবং বৈশিষ্ট্যের মধ্যে সম্পর্ক

বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা: গ্রাফিটাইজড পেট্রোলিয়াম কোকের স্তরযুক্ত স্ফটিক কাঠামো ইলেকট্রনগুলোকে স্তরতলের মধ্যে অবাধে চলাচল করতে সক্ষম করে, যার ফলে এটি চমৎকার বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা প্রদর্শন করে। এই বৈশিষ্ট্যের কারণে গ্রাফিটাইজড পেট্রোলিয়াম কোক ইলেকট্রোড উপাদান এবং পরিবাহী সংযোজকের মতো ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহারযোগ্য।
তাপ পরিবাহিতা: স্তরগুলোকে সংযুক্তকারী ভ্যান ডার ওয়ালস বলের কারণে, স্তরগুলোর মধ্যে তাপ দ্রুত স্থানান্তরিত হতে পারে। ফলস্বরূপ, গ্রাফিটাইজড পেট্রোলিয়াম কোক ভালো তাপ পরিবাহিতা প্রদর্শন করে, যা এটিকে তাপ অপসরণকারী উপকরণ উৎপাদন এবং অন্যান্য প্রয়োগের জন্য উপযুক্ত করে তোলে।
যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য: গ্রাফাইটাইজড পেট্রোলিয়াম কোকের স্ফটিক কাঠামো একে একটি নির্দিষ্ট যান্ত্রিক শক্তি প্রদান করে। তবে, ধাতব পদার্থের তুলনায় এর স্তরযুক্ত কাঠামোর ফলে আন্তঃস্তর বন্ধন দুর্বল হয়, যার কারণে এর নমন এবং সংকোচন শক্তি তুলনামূলকভাবে কম হয়। এই বৈশিষ্ট্যটি গ্রাফাইটাইজড পেট্রোলিয়াম কোককে এমন ক্ষেত্রে প্রয়োগের সুবিধা দেয়, যেখানে এটিকে নির্দিষ্ট চাপ সহ্য করতে হয় কিন্তু উচ্চ শক্তির প্রয়োজন হয় না।