Τα πιο ελπιδοφόρα υλικά και εφαρμογές στον 21ο αιώνα

Εισαγωγή:

Ο γραφίτης είναι ένα αλλοτροπικό του στοιχειακού άνθρακα. Η περιφέρεια κάθε ατόμου άνθρακα συνδέεται με τρία άλλα άτομα άνθρακα (πολλαπλά εξάγωνα τοποθετημένα σε μια κηρήθρα) ομοιοπολικά συνδεδεμένα για να σχηματίσουν ένα ομοιοπολικό μόριο. Δεδομένου ότι κάθε άτομο άνθρακα εκπέμπει ένα ηλεκτρόνιο, αυτά τα ηλεκτρόνια μπορούν να κινηθούν ελεύθερα, οπότε ο γραφίτης είναι ένας ηλεκτρικός αγωγός. Ο γραφίτης είναι ένα από τα πιο μαλακά μέταλλα και οι χρήσεις του περιλαμβάνουν την κατασκευή μολυβιών και λιπαντικών. Ο άνθρακας είναι ένα μη μεταλλικό στοιχείο, που βρίσκεται στην ομάδα IVA της δεύτερης περιόδου του περιοδικού πίνακα.

χαρακτηριστικός

Οι χημικές ιδιότητες του στοιχειακού άνθρακα είναι σχετικά σταθερές σε θερμοκρασία δωματίου και είναι αδιάλυτες σε νερό, αραιωμένο οξύ, αραιωμένο αλκαλικό και οργανικό διαλύτη. αντιδρά και καίει με οξυγόνο σε διαφορετικές υψηλές θερμοκρασίες για την παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα ή μονοξειδίου του άνθρακα. μεταξύ των αλογόνου, μόνο το φθόριο μπορεί να αντιδράσει άμεσα με στοιχειακό άνθρακα. Κάτω από την υψηλή θερμοκρασία, ο στοιχειακός άνθρακας είναι ευκολότερο να οξειδωθεί από το οξύ σε υψηλή θερμοκρασία, ο άνθρακας μπορεί επίσης να αντιδράσει με πολλά μέταλλα για να σχηματίσει μεταλλικά καρβίδια. Ο άνθρακας είναι αναγωγικός και μπορεί να μυρίσει μέταλλα σε υψηλές θερμοκρασίες. Ο γραφίτης είναι ένα κρυσταλλικό ορυκτό στοιχείων άνθρακα και το κρυσταλλικό πλέγμα του είναι μια εξαγωνική πολυστρωματική δομή. Η απόσταση μεταξύ κάθε στρώματος πλέγματος είναι 340pm, και η απόσταση μεταξύ των ατόμων άνθρακα στο ίδιο στρώμα πλέγματος είναι 142pm; Ανήκει στο εξαγωνικό σύστημα κρυστάλλου με πλήρες πολυστρωματικό ντεκολτέ. Η επιφάνεια του ντεκολτέ κυριαρχείται από μοριακούς δεσμούς, οι οποίοι έχουν ασθενέστερη έλξη στα μόρια, οπότε η φυσική της επιπλέουσα ικανότητα είναι πολύ καλή. Ο γραφίτης, το διαμάντι, ο άνθρακας 60, οι νανοσωλήνες άνθρακα κ.λπ. Οι ειδικές ιδιότητες του γραφίτη, η αντίσταση υψηλής θερμοκρασίας: το σημείο τήξης του γραφίτη είναι 3850±50°C, και το σημείο βρασμού είναι 4250°C. Ακόμη και μετά την καύση τόξου εξαιρετικά υψηλής θερμοκρασίας, η απώλεια βάρους είναι πολύ μικρή και ο συντελεστής θερμικής διαστολής είναι επίσης πολύ μικρός. Η αντοχή του γραφίτη αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Στους 2000°C, η δύναμη του γραφίτη διπλασιάζεται.

ανυπότακτος

Στη βιομηχανία σιδήρου και χάλυβα, τα πυρίμαχα πυρίμαχα γραφίτη χρησιμοποιούνται για πυρίμαχα επενδύσεις υψικαμίνων τόξου και μετατροπέων οξυγόνου, πυρίμαχων επένδυσης κουτάλας κ.λπ. Τα πυρίμαχα γραφίτη είναι κυρίως αναπόσπαστα υλικά χύτευσης, τούβλα άνθρακα μαγνησίας και πυρίμαχα πυρίμαχα γραφίτη αλουμινίου. Ο γραφίτης χρησιμοποιείται επίσης ως υλικό που σχηματίζει φιλμ για μεταλλουργία σε σκόνη και χύτευση μετάλλων. Η σκόνη γραφίτη προστίθεται στο λιωμένο χάλυβα για να αυξήσει την περιεκτικότητα σε άνθρακα του χάλυβα, έτσι ώστε ο χάλυβας υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα να έχει πολλές εξαιρετικές ιδιότητες.

Αγώγυο υλικό

Στην ηλεκτρική βιομηχανία, χρησιμοποιείται για να κάνει τα ηλεκτρόδια, τις βούρτσες, τις ράβδους άνθρακα, τους σωλήνες άνθρακα, τα θετικά ηλεκτρόδια των θετικών τρεχουσών συσκευών υδραργύρου, τις ροδέλες γραφίτη, τα τηλεφωνικά μέρη, τις επιστρώσεις για τους σωλήνες εικόνων τηλεόρασης, κ.λπ.

Ανθεκτικό στη φθορά λιπαντικό υλικό

Ο γραφίτης χρησιμοποιείται συχνά ως λιπαντικό στη βιομηχανία μηχανημάτων. Το λιπαντικό λάδι δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνθήκες υψηλής ταχύτητας, υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής πίεσης, ενώ τα ανθεκτικά στη φθορά υλικά γραφίτη μπορούν να λειτουργήσουν σε υψηλές ταχύτητες ολίσθησης σε θερμοκρασία -200 έως 2000°C χωρίς λιπαντικό λάδι. Πολλοί εξοπλισμοί που μεταφέρουν διαβρωτικά μέσα χρησιμοποιούν ευρέως υλικά γραφίτη για να κάνουν κύπελλα εμβόλων, σφραγίδες και ρουλεμάν. Δεν χρειάζεται να προσθέτουν λιπαντικό λάδι όταν τρέχουν. Το γαλάκτωμα γραφίτη είναι επίσης ένα καλό λιπαντικό για πολλές επεξεργασιών μετάλλων (σχέδιο καλωδίων, σχέδιο σωλήνων).

Υλικά ανθεκτικά στη διάβρωση

Ο ειδικά επεξεργασμένος γραφίτης, ο οποίος έχει τα χαρακτηριστικά της αντίστασης διάβρωσης, της καλής θερμικής αγωγιμότητας, και της χαμηλής διαπερατότητας, χρησιμοποιείται ευρέως στην παραγωγή των εναλλάκτες θερμότητας, των δεξαμενών αντίδρασης, των συμπυκνωτών, των πύργων καύσης, των πύργων απορρόφησης, των ψυκτών, των θερμαντήρων και των φίλτρων, του εξοπλισμού αντλιών. Χρησιμοποιείται ευρέως στην πετροχημική βιομηχανία, την υδρομεταλλουργία, την όξινη-βασική παραγωγή, τις συνθετικές ίνες, τη χαρτοποιία και άλλους βιομηχανικούς τομείς, οι οποίοι μπορούν να σώσουν πολλά υλικά μετάλλων

Υψηλής θερμοκρασίας μεταλλουργικά υλικά

Επειδή ο γραφίτης έχει ένα μικρό θερμικό συντελεστή διαστολής και μπορεί να αντέξει τις γρήγορες κρύες και γρήγορες αλλαγές θερμότητας, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως φόρμα γυαλιού. Μετά τη χρήση του γραφίτη, τα σιδηρούχα μέταλλα μπορούν να αποκτήσουν χύτευση με ακριβείς διαστάσεις και υψηλό ρυθμό τερματισμού επιφάνειας. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς επεξεργασία ή λίγη επεξεργασία. Σώσε πολύ μέταλλο. Η παραγωγή τσιμεντωμένων καρβιδίου και άλλων διαδικασιών μεταλλουργίας σκόνης συνήθως χρησιμοποιεί υλικά γραφίτη για την παραγωγή πορσελάνης για καλούπια συμπίεσης και πυροσυσσωμάτωση. Τα ενιαία χωνευτήρια ανάπτυξης κρυστάλλου πυριτίου κρυστάλλου, τα περιφερειακά σκάφη διύλισης, τα εξαρτήματα υποστήριξης, οι θερμαντήρες επαγωγής, κ.λπ., είναι όλα κατασκευασμένα από γραφίτη υψηλής καθαρότητας. Επιπλέον, ο γραφίτης μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για πίνακες και βάσεις μόνωσης γραφίτη τήξης κενού, σωλήνες κλιβάνου αντοχής υψηλής θερμοκρασίας και άλλα εξαρτήματα.

Ατομική Ενέργεια και Αμυντική Βιομηχανία

Ο γραφίτης έχει έναν καλό συντονιστή νετρονίων που χρησιμοποιείται σε ατομικούς αντιδραστήρες. Οι αντιδραστήρες ουρανίου-γραφίτη είναι σήμερα οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενοι ατομικοί αντιδραστήρες. Το υλικό επιβράδυνσης στον πυρηνικό αντιδραστήρα που χρησιμοποιείται ως ισχύς πρέπει να έχει υψηλό σημείο τήξης, σταθερότητα και αντοχή στη διάβρωση. Ο γραφίτης μπορεί να ικανοποιήσει πλήρως τις παραπάνω απαιτήσεις. Η καθαρότητα του γραφίτη που χρησιμοποιείται στους ατομικούς αντιδραστήρες είναι πολύ υψηλή και η περιεκτικότητα σε ακαθαρσιές δεν πρέπει να υπερβαίνει τις δεκάδες ppm. Ειδικότερα, η περιεκτικότητα σε βόριο πρέπει να είναι μικρότερη από 0,5 ppm. Στη βιομηχανία εθνικής άμυνας, ο γραφίτης χρησιμοποιείται επίσης για την παραγωγή ακροφυσίων πυραύλων στερεού καυσίμου, κώνων μύτης πυραύλων, τμημάτων αεροδιαστημικού εξοπλισμού, υλικών θερμομόνωσης και υλικών ακτινοπροστασίας.