炭素新產品和新技術

（1）針狀焦美國聯合碳化物公司1964年提出超高功率電爐煉鋼法，這種方法由于可使生產效率提高1倍以上，電耗降低一半以上，因此發展較快。制造超高功率石墨電極的原料是針狀焦，針狀焦是一種取向性甚高的石油焦或焦油瀝青焦，在平行于粒子軸的方向，其導電、導熱性比垂直方向大得多，其內部具有層狀結構，破碎后一般呈細長的針狀。石油針狀焦在美國于50年代首先制成，但在超高功率電極問世后，方得到廣泛應用，美國現生產針狀焦每年在30萬t以上。生產針狀焦的原料有石油系、煤系兩類。美、英、日等國多數用高溫熱解焦油、常壓渣油、熱裂化渣油、直餾和裂化瓦斯油等石油系重質油，用延遲焦化法生產針狀焦。我國試用進口石油系、煤系針狀焦制造超高功率電極，效果頗好。因此，國內也在積極研制，其關鍵在原料的預處理和工藝條件的掌握。

（2）同性焦與巨型同向性核石墨對于高溫氣冷反應堆，特別是大型的高溫堆，用作中子緩速劑和反射劑的石墨要求各向同性或近于同性。要求石墨元件在反應堆的高溫和高中子通量的條件下，尺寸穩定，變形微小。用石油瀝青制造同性焦的關鍵是嚴格控制瀝青形成中間相物質的條件，使其具有精細的各向同性結構。適宜于煉制同性焦的瀝青，具有很高的軟化點和很低的中間相轉化溫度。這種瀝青，在溫度高于430℃之后，就不再生成中間相了，這與煉制針狀焦用的瀝青正好相反。瀝青中除碳、氫以外的雜原子為氧、硫等，它們可阻止瀝青在焦化過程中生成的中間相小球體的融并，雜元素足夠多時，就能阻止大塊的各向異性中間相的生成，使中間相的物質呈現細致的同向性結構，所以把瀝青先用熱空氣吹制，使其氧含量增大，軟化點增高，中間相轉化溫度低于410~415℃。用這種瀝青就能制得同性焦，作為制造低成本的巨型核石墨的材料。

（3）碳纖維及復合材料60年代以來，隨著航空、宇宙航行、原子能、電子、醫療體育等新技術的不斷發展，要求生產具有各種特異性能的新材料（碳纖維及其復合材料、熱解石墨、同性熱解炭、活性炭素材料、泡沫熱解石墨、熱解石墨箔材、碳精膜等），因此有關的研制工作興盛起來，目前上述炭素新材料已成為這些領域的重要材料，同時在冶金、化工等部門已逐漸加以利用。碳纖維是新興的纖維材料，它的顏色為黑色，性能穩定，抗化學腐蝕，例如能抗強酸、強堿和各種有機溶劑。特別能耐高溫，熱膨脹小，當溫度在1600~1700℃時，不改變本身原有的形狀和強度，加熱時不分離出氣體，碳纖維的抗拉強度比鋁大3倍，比玻璃纖維大6倍，比鋼大4倍，而重量只有鋼的四分之一。它的導電性好、耐磨，而且還有優良的振動衰減性及自潤滑性。碳纖維與其他有機纖維和無機纖維不同。它不受生物侵蝕，具有表面活性，彈性模量高，當溫度約為400℃時，與空氣接觸起氧化作用，但通過適當浸染可顯著減少氧化作用。碳纖維按性質和碳化程度分為3類：部分滲碳的，碳的，石墨的。目前工業用碳纖維幾乎都是由有機纖維的碳化來制取。