Introduction aux matériaux en carbone dur

Carbone dur : C'est un type de carbone difficile à graphiter même à des températures supérieures à 2 500 degrés, du nom de sa dureté mécanique élevée. La forme du carbone dur peut être sphérique, linéaire ou poreuse. Les précurseurs de carbone dur sont généralement des matériaux thermodurcissables, ils sont donc généralement capables de conserver la morphologie du précurseur pendant le processus de synthèse du matériau. Après carbonisation à haute température, de courtes feuilles de graphène (également appelées domaines de graphite ou pseudo graphite) dans du carbone dur sont disposées de manière ordonnée à courte portée, formant un empilement fini de 2 à 6 couches, d'une longueur allant jusqu'à 40 Å. .
Plusieurs précurseurs de biomasse carbonée dure
1. Coquille de noix de coco
La coque de noix de coco est la peau interne de la noix de coco, avec une texture dure, et est généralement utilisée dans la production de récipients, d'objets artisanaux et de charbon actif. Le carbone dur à base de coque de noix de coco a une structure de pores bien développée, une faible teneur en cendres et un rapport H/C/O/C, ce qui en fait un matériau d'électrode négative idéal. Actuellement, ses progrès en matière d'industrialisation sont précoces et ses performances sont bonnes. Les principales zones de production de noix de coco sont le Sri Lanka, la Malaisie, l'Inde et les Philippines. Il existe un petit nombre de plantations dans des régions telles que Hainan et Taiwan en Chine, la province de Hainan représentant plus de 99 % de la superficie intérieure de plantation. De plus, comparée aux régions productrices de noix de coco telles que les Philippines et l'Indonésie, la province de Hainan en Chine a une latitude plus élevée, une durée et une intensité d'ensoleillement plus faibles, des coques de noix de coco plus fines, une dureté plus faible et n'est pas un matériau pour la fabrication de matériaux de carbonisation des coques de noix de coco. Les coques de noix de coco en Asie du Sud-Est sont généralement produites par des entreprises.
2. Amidon
L’amidon est l’un des biomatériaux renouvelables abondants, largement présents dans diverses plantes. En tant que polysaccharide typique, l'amidon a une composition simple, une teneur élevée en carbone et un prix bas. Dans le même temps, comparé à d’autres précurseurs de la biomasse, l’amidon présente une forme sphérique naturelle, ce qui en fait un matériau précurseur très compétitif pour la préparation de carbone dur. L'amidon, en tant que produit industriel, dispose d'un approvisionnement national suffisant et d'une grande pureté. L'amidon est un glucide organique de haut poids moléculaire et de haute pureté. Lorsque des composés polymères organiques sont utilisés comme sources de carbone dur, ils peuvent être combinés avec des méthodes de synthèse spécifiques pour obtenir des matériaux carbonés durs présentant des morphologies particulières. Le processus de synthèse est souvent complexe, mais il permet d’éviter les impuretés et d’assurer une cohérence structurelle.
3. Bambou Moso
Le bambou Moso est une plante de la famille des Poacées, appartenant au genre Corydalis. Il a une forme de tige épaisse et rapide et peut croître de manière stable après 5-8 ans. Il s’agit d’une espèce de bambou économiquement précieuse et largement utilisée dans l’industrie de la construction, l’industrie papetière et d’autres domaines. La Chine possède d’abondantes ressources forestières de bambous. La Chine est la patrie du bambou et sa production est abondante. Les résultats du neuvième inventaire national des ressources forestières montrent que la superficie des forêts de bambous en Chine est de 6,4116 millions d'hectares, dont 72,96 %. Le bambou Moso est principalement distribué dans le bassin du fleuve Qinling Han et dans la région sud du bassin du fleuve Yangtze en Chine.
4. Paille
La paille, en tant que déchet agricole, est une ressource abondante. La Chine est un pays agricole majeur et les cultures à haut rendement telles que le blé, le maïs et le riz fournissent chaque année une énorme quantité de ressources en paille de biomasse. En 2020, la production nationale de paille de culture s'élevait à 792 millions de tonnes, dont 667 millions de tonnes ont pu être collectées comme ressources. La paille, en tant que déchet agricole, a longtemps été principalement utilisée pour le chauffage, l’alimentation du bétail et les engrais organiques. Parmi eux, l’utilisation d’engrais représentait 51,2 % en 2020.