Jak můžete použít grafit?

Grafit je nekovový minerál složený z čistého uhlíku (C). Tento černý měkký minerál se od svého objevení používá ke psaní a v současnosti se v různých podobách pro své vynikající vlastnosti používá v průmyslu. Jak se jeho význam zvyšuje, je grafit v mnoha zemích uváděn jako klíčový nerost nebo strategický nerost.

Grafit: nepostradatelný kámen pro spisovatele

Slovo „grafit“ pochází z „grafeinu“, což ve starověku znamená „psát/kreslit“. Řecký. Grafit se od svého zavedení používá v různých psacích potřebách. otevírací. Grafitový kámen je tedy kamenem, který spisovatelé a autoři musí mít.

Grafit byl také oslavován jako múza kreativity a představivosti, protože je to kámen, který inspiruje váš vnitřní hlas a pomáhá vám vyjádřit vaše nápady a kreativitu prostřednictvím psaní. Pokud jste stydliví nebo máte potíže se vyjadřováním, noste jako doplněk drahé kameny obsahující grafit. Google grafit v křemeni, a najdete krásné drahé kameny obsahující grafit.

Kromě toho má grafit mnohem zajímavější a unikátní vlastnosti, které umožňují použití grafitu ve větším počtu průmyslových odvětví.

Vynikající vlastnosti grafitu

Tepelná odolnost grafitu
Bod tání grafitu je 3850±50℃. I když se spálíte ultravysokou teplotou oblouku, ztráta hmotnosti je velmi malá a koeficient tepelné roztažnosti je velmi malý. Pevnost grafitu roste s rostoucí teplotou. Při 2000°C se pevnost grafitu zdvojnásobí.

Elektrická vodivost grafitu
Grafit je jediný nekov, který vede elektrický proud. Měl vysokou elektrickou vodivost ~10 4 S cm -1 .

Tepelná vodivost grafitu
Tepelná vodivost grafitu převyšuje tepelnou vodivost kovových materiálů, jako je ocel, železo a olovo. Tepelná vodivost s rostoucí teplotou klesá a i při extrémně vysokých teplotách se grafit stává tepelným izolantem.

Chemická stabilita grafitu
Grafit je při pokojové teplotě chemicky inertní a odolný vůči kyselinám, zásadám a korozi organických rozpouštědel.

Mazací schopnost grafitu
Pokud jde o mazací vlastnosti, grafit je nejlepší. Čím více vloček, tím nižší je koeficient tření a tím lepší mazací výkon.

Plasticita grafitu
Grafit má dobrou pevnost a lze jej válcovat do velmi tenkých plátů.

Tepelná odolnost grafitu
Při použití v podmínkách pokojové teploty může grafit odolat náhlým změnám teploty bez porušení. Při náhlé změně teploty se objem grafitu změní jen málo a nevznikají žádné trhliny.

Použití grafitu

Tyto vynikající vlastnosti dávají grafitu širokou škálu aplikací. Níže se podíváme na některé běžné grafitové aplikace.

• Olověné tužky
• Andodový materiál pro baterie
• Mazadla
• Žáruvzdorné materiály
• grafen
• Brzdová obložení

Tužka neobsahuje olovo, ale obsahuje grafit.

Grafit je extrémně měkký a štěpí se velmi lehkým tlakem a zanechává na papíře stopu. Proto se z něj vyrábí olovo v tužkách. Když byl grafit poprvé objeven, byl mylně považován za formu olova zvanou olovo, takže pera vyrobená z “černého olova” se nazývala grafitové tužky.

Chcete se naučit, jak přeměnit grafit na tužku, klikněte sem.

Anodový materiál pro baterie

Grafit má dobrou elektrickou vodivost, nízkou hmotnost a tepelnou stabilitu a může snadno nahradit měď, proto se z něj vyrábí grafitové elektrody. A v současnosti je nezbytným prvkem pro výrobu lithium-iontových baterií. Grafit jako klíčová složka je v lithium-iontových bateriích 10 až 30krát zastoupenější než lithium. S rostoucí poptávkou po lithium-iontových bateriích se očekává nárůst poptávky po grafitu.

Mazadla

Grafit má vynikající mazací, separační a odformovací vlastnosti. Proto se používá jako tuhé mazivo a stalo se jedním z tradičních a nezbytných tuhých maziv.

Žáruvzdorné materiály

Díky své vysoké tepelné odolnosti a neměnnosti je grafit široce používaným žáruvzdorným materiálem. Své uplatnění nachází ve zpracovatelském průmyslu a pomáhá při výrobě skla, oceli, kelímků atd.

grafen

Grafen, list tvořený jednou vrstvou grafitu, má působivé vlastnosti, které jsou lepší než vlastnosti grafitu. Je to materiál s nejvyšší pevností, nejnižší hmotností a nejlepší vodivostí. známý lidstvu. Má vlastní výhody v oblasti nových energetických baterií, superkondenzátorů a zlepšené účinnosti přeměny solární energie. energie.

Brzdová obložení

Grafit je důležitým materiálem při výrobě brzdových destiček a obložení spojky. Grafit díky svým mazacím vlastnostem moduluje brzdný účinek třecích obložení a významně přispívá ke komfortu brzdění a snížení hluku. U třecích obložení hrají důležitou roli také vynikající vlastnosti tepelné vodivosti grafitu.

Autor: Jordan Jordan je bloger s rozsáhlými znalostmi v oboru. A co je nejdůležitější, upřímně doufá, že vám pomůže s vašimi projekty.

• Zajímavá fakta, která byste měli vědět o barytu
• Titan: Kov 21. století
• Král nerezové oceli: chromit
• 5 překvapivých použití slídového prášku, o kterém možná nevíte
• Zpracování grafitové rudy: Optimální procesy a zařízení

Dobře vede elektřinu, je relativně měkký, má kovový lesk, je stabilní při zahřátí, je kluzký na dotek a je dobře známý pro svou šupinovitou strukturu – to vše jsou vlastnosti grafitu. S tímto minerálem se seznámíme v dětství, kdy nám do rukou padne jednoduchá tužka. Ale kromě tyčí má grafit mnoho dalších užitečných využití. Přečtěte si o vlastnostech, charakteristikách, způsobech zpracování a použití grafitu v našem materiálu.

Příběh první tužky

Vědci nemohou pochopit, kdy starověcí lidé poprvé začali používat grafit. Jde o to, že ve svých barevných vlastnostech připomíná jiné minerály. Zejména molybdenit. Lidé tak mohli kreslit a kreslit pomocí různých zkamenělin. Ale první přesně zaznamenané použití grafitu bylo starověké nádobí kultury Boyan Maritza, natřené grafitem 4000 před naším letopočtem. E. Starověké tužky se však bohužel v neolitu neobjevily.

Rozšířené používání grafitu při kreslení začalo po incidentu v Anglii. V polovině 1789. století došlo v Cumberland County k silné bouři. Mnoho starých a těžkých stromů bylo svrženo vzhůru nohama. Ve vzniklých jámách pastýři nalezli pevnou barvicí hmotu připomínající uhlí. Místní řemeslníci usoudili, že jde o druh cínu a minerálu přezdívali „cín na kreslení“. Svůj současný název získal grafit až v roce XNUMX díky německému geologovi Abrahamu Wernerovi. Vychází ze starověkého řeckého slova „γράφω“, což znamená „píšu“.

Vlastnosti a vlastnosti

Grafit má řadu užitečných vlastností, které se dnes aktivně používají v průmyslu. Aniž bychom zacházeli do podrobností, základní charakteristiky stačí k seznámení s grafitem:

1. Vede elektrický proud;
2. Má nízkou tvrdost (1 na Mohsově stupnici);
3. Hustota 2,08–2,23 g/cm³;
4. Barva šedá, černá, ocel/kovový lesk;
5. Stabilní při zahřívání bez přístupu vzduchu;
6. Mastný, kluzký na dotek (obsahuje 10-12% nečistot jílů a oxidů železa);
7. Při roztírání se odděluje na samostatné vločky (např. značka tužkou na papíře – grafitové vločky kladené za sebou).

Původ a těžba

Přírodní grafit vzniká za vysokých teplot ve vulkanických a vyvřelých horninách, konkrétně v pegmatitech a skarnech. Nachází se v křemenných žilách s wolframitem a dalšími minerály. Široce rozšířený v krystalických břidlicích, rulách a mramorech. Velká ložiska vznikají v důsledku tepelného rozkladu černého uhlí na uhelná ložiska. Známým ložiskem grafitu je Tunguzská pánev. V horninách obsahujících grafit se často vyskytují doprovodné minerály: křemen, pyrit, granáty, spinel. Grafit je přítomen ve velmi malých množstvích v meteoritech.

Kromě přírodního grafitu existuje umělý grafit. Vědci se ho naučili získávat různými způsoby.

• Achesonův grafit. Vyrábí se ze směsi koksu a smoly při zahřátí na 2800 °C;
• Rekrystalizovaný grafit. Hlavní metodou je termomechanické zpracování směsi koksu, smoly, přírodního grafitu a karbidotvorných prvků.
• Pyrolytický grafit. Vyrábí se pyrolýzou (tepelným rozkladem) z plynných uhlovodíků při teplotě 1400–1500 °C ve vakuu s následným zvýšením teploty na 2500–3000 °C při tlaku 50 MPa. Výsledkem je pyro- nebo elektrografit.
• Vysokopecní grafit. Uvolňuje se při pomalém ochlazování velkých mas litiny.
• Karbidový grafit. Vzniká při tepelném rozkladu karbidů.

Aplikace a zpracování

Grafit má mnoho aplikací. Používá se při výrobě topných těles, protože má vysokou elektrickou vodivost a odolnost vůči téměř jakýmkoli agresivním vodným roztokům. V tuhých mazivech, při výrobě sběračů proudu, tepelné ochraně nosu hlavic balistických raket a re-entry kosmických lodí. O některých možnostech využití grafitu v praxi si povíme podrobněji.

Tuhnutí odpadu

Vědci se naučili grafit nejen syntetizovat, ale také zpracovávat na další látky se zlepšenými vlastnostmi. Objevil se například tepelně expandovaný grafit. Technologie výroby je následující: původní krystalický grafit se oxiduje pomocí molekul a iontů kyseliny sírové nebo dusičné za přítomnosti oxidačního činidla. Oxidovaný grafit se promyje a suší a poté se podrobí vysokému tepelnému zpracování při vysoké rychlosti. Díky rychlosti procesu se vložená kyselina sírová rozkládá z krystalové mřížky grafitu a dále uvolňuje plynné produkty. Vyvíjejí tlak na mezikrystalický prostor a zaklínují grafitovou strukturu a rozšiřují ji. Dále se materiál válcuje, vyztužuje (pevnost se zvyšuje pomocí dodatečné výztuže), přidávají se přísady pro zlepšení vlastností a lisuje se. Tepelně expandovaný grafit se vyznačuje vysokou měrnou pevností a nízkou objemovou hmotností. Vypadá jako prášek. Používá se v jaderném průmyslu ke ztužování odpadních radioaktivních olejů.

Umírnění neutronů

V jaderném průmyslu hraje grafit také důležitou roli při moderování neutronů. Přírodní grafit však pro tyto účely není vhodný, protože obsahuje příliš mnoho nečistot. Reaktorový grafit se vyrábí ze směsi ropného koksu a černouhelného dehtu. Bloky se z nich lisují a tepelně upravují při vysokých teplotách. Moderátory neutronů v jaderné reakci jsou nesmírně důležité, bez nich by reakce nemusela proběhnout.

Kalibrační materiál

Existuje také pyrolytický grafit, který se používá v mikroskopickém výzkumu jako kalibrační materiál. Tento typ vzniká uměle zahříváním koksu a smoly. Nejčastěji se používá při skenovacím tunelování a mikroskopii atomárních sil.

Náplň do plastů

Grafitové plasty jsou kompozitní materiály na bázi uhlíkovo-grafitových plniv a polymerních pojiv. Kompozice může obsahovat přírodní grafit, kelímek nebo koloidní grafit. Grafitový plast se používá pro výrobu kluzných elektrických kontaktů, třecích jednotek zemědělských strojů, čerpadel, kompresorů bez mazání, separátorů médií na vodní bázi, chemicky odolných zařízení, výměníků tepla do agresivního prostředí.

Zlato a diamanty

Ruští vědci studovali vzorky grafitu a zjistili, že obsah zlata dosáhl 17,8 g/t. To je srovnatelné s úrovní zlatých dolů a dělá z grafitových rud perspektivní místo pro těžbu zlata, protože ložiska se nejčastěji nacházejí v oblastech s rozvinutou infrastrukturou, nikoli v místech s drsnými přírodními podmínkami. Z grafitu je také možné získat syntetické diamanty.

Materiál byl připraven na základě dat z otevřených zdrojů.