Influence of catalytic graphitization on mechanical properties of carbonized biocarbon

Abstract

The uniaxial compression strength and the deformation characteristics of beech-derived biocarbon, partially graphitized by the use of Ni-catalyst in the process of carbonization at different temperatures, have been measured using high-precision interferometry. It has been shown that the room temperature strength and the value of inelastic strain at the fracture point are very low for the carbonization temperature range of 1200-1500 °С. The curves of deformation consist of small jumps corresponding to displacements of 4-7 and 100-150 nm at the nanometer level, as well as to displacements of 1-3 µm at the micrometer level. The influence of the catalyst on the values of nanometer jumps and the number of micrometer ones have been observed. The results obtained are compared with previously published measurements of the elastic properties and the internal friction of this material and with the strength and strain characteristics of the beech-derived biocarbon carbonized without a catalyst

С использованием прецизионной интерферометрической методики измерены деформационные характеристики и прочность при одноосном сжатии биоуглеродного материала на основе бука, частично графитизированного в результате применения Ni-содержащего катализатора в процессе карбонизации при различных температурах. Показано, что при комнатной температуре прочность и величина неупругой деформации в момент разрушения имеют провал в области температур карбонизации 1200-1500 оС, который не наблюдается для образцов, карбонизированных без катализатора. Кривые деформации состоят из малых скачков, соответствующих перемещениям на нанометровом уровне 4-7 и 100-150 nm, а также на микрометровом уровне размером 1-3 μm. Обнаружено влияние катализатора на размеры нанометровых скачков и количество микрометровых скачков. Полученные результаты сравниваются с опубликованными ранее измерениями упругих свойств и внутреннего трения этих материалов, а также с измерениями прочности и характеристик деформации биоуглеродного материала на основе бука, карбонизированного без катализатора.