팽창흑연 시트의 강도를 향상시키는 방법에는 두 가지가 있습니다.
첫째, 흑연층의 층간 미끄러짐에 필요한 힘을 증가시킵니다.
둘째, 흑연 결정 구조의 결함과 다공성 네트워크 특성으로 인해 층 내에 응력 집중이 발생합니다. 그러므로 이러한 스트레스를 줄이기 위한 노력이 이루어져야 합니다.
이 문제의 원인은 팽창흑연 시트의 결합에너지가 혼합형이라는 사실에 있습니다.
평면 내에서 원자는 공유 결합으로 연결되어 상대적으로 강한 결합을 이룹니다. 평면 사이의 결합은 더 약한 분자 결합을 통해 이루어집니다. 결정층 파괴에는 두 가지 상황이 있습니다. 하나는 주로 벽개면을 따라 취성 파괴를 일으키는 원자의 분리입니다.
또 다른 유형의 파손은 결정 수준에서의 전단 파괴로, 상대적인 미끄럼으로 인해 소성 변형과 파괴가 발생합니다. 팽창된 흑연은 종종 후자의 범주에 속합니다.
흑연 플레이크의 결함과 기공으로 인한 응력 집중 문제는 고성능 현미경으로 관찰할 수 있습니다.- 원형 구멍이 있는 곳에 균열이 나타나고 인장 응력을 받는 평행선 또는 응력 선이 나타납니다. 응력선은 구멍 주위에 더 집중되어 있습니다. 균열의 날카로운 모서리나 사각형 구멍의 모서리에서 상당한 응력 집중이 발생합니다. 따라서 재료의 구조적 결함과 균열을 줄이고 결정층이 미끄러지는 경향을 최소화하면 강도를 향상시킬 수 있습니다. 실제 생산에서는 버미큘러 흑연의 양을 늘리고 수지상 흑연의 양을 줄이면 이러한 문제 중 일부를 해결할 수 있습니다.
붕소화물을 추가하면 레이어 미끄러짐에 장애물이 생겨 레이어 미끄러짐이 더 어려워질 수 있습니다. 첨가된 붕소의 양은 팽창된 흑연의 강도와 관련이 있습니다. 팽창흑연 시트의 특정 공정 및 공식에 대해 추가할 최적의 붕소량이 있습니다. 소량의 붕소라도 강도를 크게 증가시킬 수 있습니다. 붕소 외에도 탄소 친화성 물질을 첨가하여 탄소 매트릭스에 "못{4}}유사 화합물을 형성할 수도 있습니다. 탄소 네트워크 구조에 여러 개의 "못"을 삽입하면 층간 미끄러짐으로 인한 전단 응력을 방지하여 강도를 높일 수 있습니다.