Ο γραφίτης άνθρακα είναι μια ένωση που σχηματίζεται από την ανάμειξη ενός άμορφου άνθρακα με γραφίτη. Μπορείτε να το βρείτε σε μια ποικιλία αποχρώσεων που κυμαίνονται μεταξύ μαύρου και ατσαλένιο γκρι.
Χαρακτηριστικά του Carbon Graphite
Θα βρείτε μερικά πολύ ευδιάκριτα χαρακτηριστικά ειδικά για τον άνθρακα γραφίτη που θέλετε να χρησιμοποιήσετε. Ας αναφέρουμε μια σύντομη περιγραφή ορισμένων από αυτές:
Αντοχή στη θερμοκρασία
Ο άνθρακας γραφίτης μπορεί να αποδώσει εξαιρετικά καλά σε οξειδωτικές εφαρμογές με θερμοκρασίες μεταξύ 200°C και 600°C. Μπορούν εξίσου να λειτουργήσουν καλά σε μη οξειδωτικές εφαρμογές με θερμοκρασίες περίπου 3000°C.
Λόγω του χαμηλού συντελεστή θερμικής διαστολής τους, είναι ιδανικές για εφαρμογές κρυογονικής θερμοκρασίας μεταξύ -35°C και -270°C. Μπορούν να διατηρήσουν το σχήμα και το μέγεθός τους σε τέτοιες συνθήκες με μια μικρή παραλλαγή.
Αντοχή στη διάβρωση
Ο άνθρακας γραφίτης μπορεί να αντέξει πολλά διαβρωτικά στοιχεία. Μπορείτε να τα χρησιμοποιήσετε σε εφαρμογές που περιέχουν διοξείδιο του θείου, πετρέλαιο μεταξύ πολλών άλλων χημικών ουσιών χωρίς να το επηρεάσετε.
Αυτό συμβαίνει επειδή τα άτομα άνθρακα σε αυτά συγκρατούνται ισχυρά μεταξύ τους με ομοιοπολικούς δεσμούς σχηματίζοντας εξαγωνικές δομές. Η αντοχή αυτών των δεσμών αντιστέκεται σε οποιαδήποτε μορφή διάβρωσης από τέτοιες χημικές ουσίες.
Αυτολιπαινόμενο
Οι δυνάμεις Van der Waals που δεσμεύουν το στρώματα γραφενίου μέσα στον άνθρακα γραφίτη είναι πολύ αδύναμοι. Αυτό σημαίνει ότι τα στρώματα γραφενίου μπορούν εύκολα να τρίβονται σε άλλη επιφάνεια σε επαφή με τον άνθρακα γραφίτη.
Ο άνθρακας γραφίτης γεμίζει οποιαδήποτε τραχιά επιφάνεια μεταξύ τους δημιουργώντας ένα δυναμικό φιλμ. Αυτό το καθιστά δυνατό να λιπαίνεται ενάντια στον εαυτό του ακόμη και σε εφαρμογές ξηρού περιβάλλοντος.
Αραιότητα της ύλης
Όταν ο άνθρακας γραφίτης ψήνεται κατά τη διάρκεια της κατασκευής, οι υδρογονάνθρακες αποβάλλονται κατά τη διαδικασία εξάτμισης. Η υπερβολική θερμότητα ωθεί αυτό το αέριο προς τα έξω αφήνοντας ένα πορώδες δίκτυο στην άμορφη δομή άνθρακα.
Το πορώδες δίκτυο σημαίνει ότι μπορούμε εύκολα να το εμποτίσουμε με πρόσθετα όπως ρητίνες και μέταλλα. Θα ενισχύσουν τον ανθρακογραφίτη σας όσον αφορά τις μηχανικές και χημικές του ιδιότητες.
Πώς κατασκευάζεται ο γραφίτης άνθρακα
Μπορούμε να δημιουργήσουμε άνθρακα γραφίτη συνδυάζοντας άμορφο άνθρακα με γραφίτη. Θυμηθείτε ότι αυτοί οι δύο τύποι άνθρακα έχουν διαφορετικά φυσικά και μηχανικά χαρακτηριστικά.
Τα επιθυμητά χαρακτηριστικά του άμορφου άνθρακα περιλαμβάνουν αντοχή στη φθορά, φυσική δύναμη και σκληρότητα. Θα βρείτε μια αδύναμη και μαλακή δομή στον γραφίτη που τον κάνει αυτολιπαινόμενο.
Τα δύο πρώτα αναμιγνύονται και στη συνέχεια προστίθεται πίσσα λιθανθρακόπισσας ως συνδετικό. Το μείγμα στη συνέχεια τοποθετείται σε καλούπια του επιθυμητού σχήματος και στη συνέχεια συμπιέζεται.
Μετά τη χύτευση με συμπίεση, αυτά τα μέρη πρέπει να καβουρδιστούν σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες. Αυτή η διαδικασία εκτελείται για να επιτρέψει στην πίσσα λιθανθρακόπισσας να ανθρακωθεί.
Αυτό σχηματίζει ένα συμπαγές ισχυρό συστατικό με άνθρακα και γραφίτη. Είναι ανθεκτικό στη συμπίεση και δεν παρουσιάζει κανένα αποτέλεσμα όταν εκτίθεται σε εξαιρετικά βαριές δοκιμές φορτίου.
Στη συνέχεια, ο άνθρακας γραφίτης τοποθετείται σε φούρνο και ψήνεται σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Αυτό οδηγεί σε εξάτμιση όπου οι υδρογονάνθρακες αποβάλλονται από τη στερεά δομή.
Εδώ ο άνθρακας γραφίτης επιτυγχάνει το πορώδες του από το δίκτυο των οπών που δημιουργείται. Βασικά έχετε μια δομή που μοιάζει με συμπαγές μαύρο σφουγγάρι.
Για να ενισχύσουμε τις χημικές και μηχανικές ιδιότητες, μπορούμε να εμποτίσουμε αυτές τις τρύπες με μέταλλο, ρητίνες και πολλά άλλα πληρωτικά. Ανάλογα με την εφαρμογή, θα βελτιώσουν τις θερμικές του ιδιότητες και θα το ενισχύσουν.
Γραφίτης άνθρακα εναντίον γραφίτη
Ο γραφίτης άνθρακα και ο γραφίτης μπορεί να είναι όλα κατασκευασμένα από άνθρακα, αλλά είναι δύο διαφορετικά στοιχεία. Για αρχή, γνωρίζουμε ότι ο γραφίτης αποτελείται εξ ολοκλήρου από άτομα άνθρακα δομημένα σε ένα συγκεκριμένο σχέδιο.
Αυτό το καθιστά αλλοτρόπο άνθρακα ακριβώς όπως το διαμάντι. Από την άλλη πλευρά, λαμβάνετε άνθρακα γραφίτη αναμειγνύοντας άμορφο άνθρακα και καθαρό γραφίτη χρησιμοποιώντας ένα συνδετικό υλικό.
Αυτό συγχωνεύει τόσο τις φυσικές όσο και τις μηχανικές ιδιότητες και των δύο εξαρτημάτων. Αυτό καθιστά τον άνθρακα γραφίτη ανώτερο σε φυσικές και μηχανικές ιδιότητες από τον γραφίτη.
Οφέλη από άνθρακα γραφίτη
Όταν χρησιμοποιείτε άνθρακα γραφίτη στην εφαρμογή σας, αποκομίζετε διάφορα οφέλη κυρίως από τις ιδιότητές του. Μπορούμε να κάνουμε μια βαθιά ανασκαφή σε μερικά από αυτά παρακάτω:
Εφαρμογή εύρους υψηλών θερμοκρασιών
Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ηλεκτρόδια γραφίτη σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών από μη οξειδωμένες, οξειδωμένες και κρυογονικές εφαρμογές. Αυτό του δίνει μια λειτουργία από περίπου -270°C έως θερμοκρασίες λίγο πάνω από 3000°C.
Υγρό και ξηρό περιβάλλον
Δεδομένου ότι είναι αυτολιπαινόμενα, δεν χρειάζεται να προσθέσετε λίπανση όπου η εφαρμογή έχει ξηρές συνθήκες. Αυτή η λίπανση δεν μπορεί επίσης να ξεπλυθεί σε αντίθεση με το λάδι και το γράσο σε εφαρμογές υγρού περιβάλλοντος.
Διαστατικά σταθερό
Ο συντελεστής θερμικής διαστολής του άνθρακα γραφίτη είναι πολύ χαμηλός που σημαίνει ότι η θερμοκρασία δεν έχει σημαντική επίδραση στο μέγεθός του. Αυτό σημαίνει ότι δεν διαστέλλεται/συστέλλεται ή παραμορφώνεται εύκολα σε ακραίες συνθήκες θερμοκρασίας.
Ανθεκτικό στη φθορά
Μπορείτε να είστε σίγουροι για την εξαιρετική απόδοση του άνθρακα γραφίτη σας επειδή δεν φθείρεται εύκολα. Αυτό οφείλεται στις εξαιρετικές θερμικές του ιδιότητες σε συνδυασμό με το γεγονός ότι μπορεί να αυτολιπαίνεται.
Αντοχή στη διάβρωση
Επειδή είναι χημικά ανενεργό, μπορείτε εύκολα να το εφαρμόσετε σε διαβρωτικά περιβάλλοντα. Προστατεύεται επίσης από τις επιπτώσεις της οξείδωσης μέσω πορωδών εμποτισμού όπως το αλάτι.
Υψηλή θερμική αγωγιμότητα
Αυτό σημαίνει ότι ο ανθρακογραφίτης σας μπορεί να διαχέει ή να μεταφέρει θερμότητα που παράγεται στην εφαρμογή σας από την τριβή. Τα υλικά που έχουν χαμηλή θερμική αγωγιμότητα συνήθως μεταφέρουν λειτουργική θερμότητα με πολύ χαμηλό ρυθμό.
Γραφίτης άνθρακα για εξειδικευμένα ανταλλακτικά
Εάν έχετε βρεθεί ποτέ σε μια κατάσταση όπου έπρεπε να αντικαταστήσετε ένα εξειδικευμένο ανταλλακτικό, τότε ο ανθρακογραφίτης πρέπει να ήταν μια επιλογή. Οι περισσότεροι άνθρωποι προτιμούν τον άνθρακα γραφίτη ως αντικατάσταση αυτού για διάφορους λόγους.
Εκτός από τις εξαιρετικές φυσικές αυτολιπαινόμενες ιδιότητες, ο άνθρακας γραφίτης μπορεί να αντέξει τις υψηλές θερμοκρασίες και τη διάβρωση. Επιπλέον, είναι και ισχυρό και σκληρό, διασφαλίζοντας έτσι την αντοχή σας.
Δεδομένου ότι είναι θερμικά σταθερό, μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε άνετα σε περιοχές επιρρεπείς τόσο σε διάβρωση όσο και σε χημικές επιδράσεις. Εάν θέλετε να βελτιώσετε την ευελιξία του, μπορείτε εύκολα να το εμποτίσετε με αναστολείς οξείδωσης ή ακόμα και ρητίνες.
Εάν μπορείτε να το επεξεργαστείτε με ακρίβεια, μπορείτε να αποκτήσετε εξαρτήματα που έχουν εξαντληθεί. Μπορείτε ακόμη και να επεξεργαστείτε το πιο σκοτεινό εξάρτημα με εγγύηση ότι θα αντέξει στη δοκιμασία του χρόνου.
Εφαρμογές άνθρακα γραφίτη
Ο άνθρακας γραφίτης είναι ένα ευέλικτο υλικό που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε σε πάρα πολλές εφαρμογές σε διάφορες βιομηχανίες. Αυτό είναι σημαντικό λόγω της ικανότητάς του να αντέχει σε υψηλές θερμοκρασίες, να αυτολιπαίνεται και να έχει καλές θερμικές ιδιότητες.
Μπορούμε να αναλύσουμε την εφαρμογή του με βάση τα στοιχεία που μπορούμε να φτιάξουμε από αυτό. Μερικά από αυτά περιλαμβάνουν:
- Έδρες σφαιρικής βαλβίδας
- Διάφοροι τύποι θάμνων και ρουλεμάν
- Κατασκευή πτερυγίων που χρησιμοποιούνται σε διάφορες βιομηχανικές αντλίες
- Κατασκευή εξειδικευμένων ανταλλακτικών
- Διάφορες στεγανοποιήσεις όπως μηχανικές επιφάνειες στεγανοποίησης και δακτύλιοι στεγανοποίησης σε κρυογονικές εφαρμογές
- Φορέστε πιάτα
Σύναψη
Ο άνθρακας γραφίτης μπορεί να προσφέρει μεγάλη ποικιλία πλεονεκτημάτων όταν χρησιμοποιείται στις εφαρμογές σας. Με τον ανθρακούχο δεσμό τους που αντέχει σε υψηλές θερμοκρασίες, συνδυάζουν διάφορα στοιχεία άνθρακα και γραφίτη.
Παίρνει το αυτολιπαινόμενο χαρακτηριστικό του γραφίτη και το συνδυάζει με την αντοχή του άνθρακα και την αντοχή στη φθορά. Μπορούν να ενισχυθούν με διάφορα εμποτιστικά για να σας δώσουν ένα τρομερό υλικό με εξαιρετικά χημικά και μηχανικά χαρακτηριστικά.
Περισσότεροι πόροι:
Γραφίτης – Πηγή: WIKIPEDIA
Ιδιότητες γραφίτη – Πηγή: BRITANNICA
