Теплопроводность частично графитизированных биоуглеродов, полученных карбонизацией микродревесной фибры в присутствии Ni-содержащего катализатора

В интервале температур 5–300 K впервые измерены теплопроводность $k$ и удельное электросопротивление $\rho$ биоуглеродных матриц, приготовленных карбонизацией прессованной микродревесной фибры при $T_{\operatorname{carb}}$ = 850 и 1500$^\circ$C в присутствии Ni-содержащего катализатора (образцы MDF-C(Ni)) и без катализатора (образцы MDF-C). Методом рентгеноструктурного анализа показано, что объемная графитовая фаза зарождается только при $T_{\operatorname{carb}}$=1500$^\circ$C. Показано, что температурные зависимости теплопроводности образцов MDF-C-850 и MDF-C-850(Ni) в области 80–300 K подобны и следуют закону $k(T)\sim T^{1.65}$, однако использование Ni-катализатора приводит к возрастанию теплопроводности примерно в 1.5 раза, что объясняется формированием большей доли нанокристаллической фазы в присутствии Ni-катализатора при $T_{\operatorname{carb}}$ = 850$^\circ$C. У биоуглерода MDF-C-1500, полученного без катализатора, зависимость $k(T)\sim T^{1.65}$ и контролируется нанокристаллической фазой. В образцах MDF-C-1500(Ni) формирующаяся объемная графитовая фаза приводит к увеличению теплопроводности в 1.5–2 раза по сравнению с теплопроводностью образцов MDF-C-1500 во всем температурном интервале 5–300 K, при этом $k(T$ = 300 K) достигает значений $\sim$10 W $\cdot$ m$^{-1}$ $\cdot$ K$^{-1}$, характерных для биоуглеродов, полученных без катализатора лишь при очень высоких температурах $T_{\operatorname{carb}}$ = 2400$^\circ$C. Показано, что у MDF-C-1500(Ni) в области температур 40–300 K зависимость $k(T)\sim T^{1.3}$ и может быть описана в рамках модели частично графитизированного биоуглерода как композита, представляющего собой аморфную матрицу со сферическими включениями графитовой фазы.