Es gibt zwei Möglichkeiten, die Festigkeit von Blähgraphitplatten zu verbessern:
Erhöhen Sie zunächst die Kraft, die für das Gleiten der Graphitschichten zwischen den Schichten erforderlich ist.
Zweitens verursachen die Defekte in der Graphitkristallstruktur und die Eigenschaften des porösen Netzwerks eine Spannungskonzentration innerhalb der Schichten; Daher sollten Anstrengungen unternommen werden, um diesen Stress zu reduzieren.
Der Grund für dieses Problem liegt darin, dass die Bindungsenergie von Blähgraphitplatten gemischter Art ist:
Innerhalb der Ebene sind die Atome durch kovalente Bindungen verbunden, was zu einer relativ starken Bindung führt. Zwischen den Ebenen erfolgt die Bindung durch schwächere Molekülbindungen. Es gibt zwei Situationen für den Bruch einer Kristallschicht: Zum einen kommt es zur Trennung von Atomen, was zu einem Sprödbruch führt, meist entlang der Spaltungsebenen.
Eine andere Art von Versagen ist der Scherbruch auf Kristallebene, bei dem es aufgrund relativer Verschiebung zu plastischer Verformung und Bruch kommt. Blähgraphit fällt häufig in diese letztere Kategorie.
Das Problem der Spannungskonzentration, die durch Defekte und Poren auf Graphitflocken verursacht wird, kann unter einem Hochleistungsmikroskop beobachtet werden. Risse treten dort auf, wo kreisförmige Löcher vorhanden sind, und parallele Linien oder Spannungslinien treten unter Zugspannung auf. Spannungslinien konzentrieren sich stärker um die Löcher herum. An den scharfen Kanten von Rissen oder an den Ecken quadratischer Löcher kommt es zu einer erheblichen Spannungskonzentration. Daher kann die Festigkeit verbessert werden, indem strukturelle Defekte und Risse im Material reduziert und die Tendenz zum Verrutschen der Kristallschicht minimiert werden. In der praktischen Produktion können einige dieser Probleme gelöst werden, indem die Menge an Vermikulargraphit erhöht und die Menge an dendritischem Graphit verringert wird.
Durch die Zugabe von Boriden kann das Verrutschen der Schichten behindert werden, wodurch das Gleiten der Schichten erschwert wird. Die zugesetzte Bormenge hängt von der Festigkeit des Blähgraphits ab; Für einen bestimmten Prozess und eine bestimmte Formel von Blähgraphitplatten muss eine optimale Menge an Bor hinzugefügt werden. Schon eine geringe Menge Bor kann die Festigkeit deutlich erhöhen. Zusätzlich zu Bor können auch kohlenstoffphile Substanzen hinzugefügt werden, um „nagelartige“ Verbindungen in der Kohlenstoffmatrix zu bilden. Das Einbringen mehrerer „Nägel“ in die Kohlenstoffnetzwerkstruktur kann Scherspannungen verhindern, die durch ein Verrutschen zwischen den Schichten entstehen, und so die Festigkeit erhöhen.