نظرة عامة على مجموعة من استخدامات الجرافيت

مع تطور الصناعة، يلعب الجرافيت دورًا مهمًا ويستمر ظهور استخدامات جديدة للجرافيت. الجرافيت هو أحد متآصلات الكربون، وهو ما يعني أنه مادة مكونة من ذرات الكربون مرتبة ومرتبطة بطريقة معينة. دعونا نلقي نظرة فاحصة على بعض تطبيقات الجرافيت.

استخدامات الجرافيت في الصناعة

صناعة أشباه الموصلات

تكون مادة الجرافيت المستخدمة في أشباه الموصلات ذات نقاء عالٍ وجزيئات دقيقة ومقاومة لدرجات الحرارة العالية. مثل توليد السيليكون أحادي البلورة والسيليكون متعدد البلورات.

صناعة الطيران والصناعات العسكرية

وبالمقارنة مع المواد الأخرى، يتميز الجرافيت بمقاومته للتآكل وخفة وزنه، ويمكن استخدامه كفوهات للصواريخ وبطانات مكابح الطائرات.

أقطاب الجرافيت الكهربائية لأفران القوس الكهربائي

كموصل كهربائي, قطب كهربائي من الجرافيت لديها موصلية كهربائية عالية ولا تشارك في التفاعل الكيميائي في أفران القوس الكهربائي. وعند تشغيله، يولد كمية كبيرة من الحرارة لصهر الصلب.

التحليل الكهربائي للألومنيوم

وباعتباره أنودًا ذاتي الخَبْز الذاتي التوصيل للخلايا الإلكتروليتية، فإنه يُستخدم لصهر الألومنيوم. وينقسم إلى أنودات مسبقة الخبز وأقطاب معجون الكربون.

صب المعادن غير الحديدية

تتميز قوالب الجرافيت بخصائص تشغيل آلي جيدة وتستخدم في الحديد الزهر والنحاس والسبائك.

الصناعة الميكانيكية

يُستخدم كمحامل ومكابس ومواد مانعة للتسرب، ويتميز بمقاومة جيدة للتآكل وخصائص مانعة للتسرب.

المفاعلات النووية

وباعتباره مادة تباطؤ ومادة عاكسة للتباطؤ، فإن النقاء والكثافة العالية للجرافيت مناسبان للتفاعلات النووية.

معالجة EDM

يُستخدم الجرافيت كمادة قطب كهربائي للتشغيل الآلي بالماكينات الكهربائية، وهو أرخص سعرًا وأقل خسارة من المواد الأخرى.

الصناعة الكهربائية

مقاومة الجرافيت أقل بكثير من مقاومة المعادن وتستخدم كمقاومة.

زيوت التشحيم الجافة

الجرافيت الطبيعي أو الجرافيت الاصطناعي عبارة عن جرافيت مسحوق الجرافيت له خصائص تزييت جيدة جدًا ويستخدم على نطاق واسع زيوت التشحيم.

المواد الحرارية

يتمتع الجرافيت بثبات حراري عالٍ، لذلك يتم استخدامه في البيئات ذات درجات الحرارة العالية مثل أفران الصهر وخطوط الأنابيب. بما في ذلك الطوب الحراري، ومسحوق الصب المستمر، وقوالب الصب، إلخ. يمكن استخدامها كمواد تبطين لأفران صناعة الصلب ويمكن استخدامها أيضًا في الصب المستمر للصلب.

صهر التربة النادرة

أنودات الجرافيت بشكل رئيسي، وبوتقات الجرافيت （بما في ذلك بوتقة الطين والجرافيت） والأقطاب الكهربائية الموصلة المستخدمة في الصهر. يُستخدم أنود الجرافيت في صهر التربة النادرة، والتحليل الكهربائي لأكاسيد المعادن الأرضية النادرة، وتنقية المعادن. الأنود هو مادة مستهلكة تُستخدم في عملية التحليل الكهربائي في صناعة صهر الأتربة النادرة، وتوجد كأنود وتشارك في التفاعلات الكيميائية.

جرافيت داخل فرش الكربون

الجرافيت هو مكون أساسي من مكونات فرش الكربون المستخدمة في المحركات الكهربائية والمولدات ومولدات الكهرباء لتشغيل التيار الكهربائي. ويستخدم في المحركات والمولدات كموصلات لاستقبال التيار.

الخلايا الكهروضوئية ومصابيح LED

يُستخدم الجرافيت على نطاق واسع في الصناعة الكهروضوئية في الطاقة الشمسية التوليد. على سبيل المثال، تُستخدم بوتقات الجرافيت في إنتاج السيليكون متعدد الكريستالات والسيليكون أحادي البلورية.

قطاع الطاقة

يمكن أن تحسن صفائح الجرافين من أداء بطاريات الليثيوم أيون والمكثفات الفائقة، ويمكن استخدامها أيضًا في خلايا الوقود. ومع استمرار الطلب على مصادر الطاقة البديلة في النمو، تزداد شعبيتها في الألواح الشمسية وتوربينات الرياح.

التحليل الطيفي

منتجات الجرافيت المستخدمة للقياس والقياس لها حساسية تحليلية عالية وهي أيضًا موصلات جيدة للكهرباء والحرارة.

في تقنيات البطاريات

تتزايد أهمية الجرافيت في التقنيات الناشئة مثل بطاريات الحالة الصلبة وبطاريات التدفق خارج بطاريات أيونات الليثيوم. ومن الأمور الأساسية لتحسين تخزين الطاقة كفاءة الشحن والتفريغ والقدرة.

المسبك والصب

وباعتباره مادة لقوالب الصب المستمر، يمكن للجرافيت أن يتحمل اختلافات كبيرة في درجات الحرارة دون تشوه أو تشقق. لأنه يتميز بمعامل تمدد حراري منخفض.

الجرافيت في مسحوق الجرافيتy

تستخدم عملية التلبيد الجرافيت كمادة تشحيم لتقليل الاحتكاك بين جزيئات المعدن والقوالب، مما يتيح لها شكلًا ممتازًا وتوافقًا ممتازًا للمنتجات المعدنية.

الجرافيت في أنظمة التبادل الحراري

الموصلية الحرارية الممتازة ومقاومة التآكل تجعل من الجرافيت الخيار الأفضل للمبادلات الحرارية في المعالجة الكيميائية والصناعات الأخرى التي تتطلب درجات حرارة عالية.

في المحركات والمستشعرات

تستفيد حساسات المراقبة الصناعية والبيئية من موصلية الجرافيت وحساسيته الكهربائية. وتستفيد المستشعرات والمشغلات الذكية من قدرته على استشعار تغيرات الرطوبة ودرجة الحرارة والضغط.

الطب الباطني

أبحاث وتطبيق مواد الجرافيت في الأعضاء الداخلية الاصطناعية والمفاصل الاصطناعية وجذور الأسنان والأوعية الدموية. كما أن وزنه الخفيف وطابعه القوي يجعلانه مثاليًا للتطورات الطبية التي تحتاج إلى القوة والتوافق الحيوي.

تكنولوجيا الأغشية

تقوم أنظمة الترشيح المتقدمة بفصل السوائل أو الغازات باستخدام مواد الجرافيت في الأغشية، خاصة في محطات تحلية المياه ووحدات فصل الغاز. تعزز مقاومتها الكيميائية وثباتها الهيكلي من كفاءة الترشيح.

الطلاءات والدهانات المضادة للتآكل

أصبح الجرافيت أكثر أهمية في الدهانات والطلاءات المضادة للتآكل، خاصةً للبنية التحتية البحرية والصناعية. حيث أن مقاومته للبيئات القاسية تتيح للجسور والسفن وخطوط الأنابيب الصمود لفترة أطول.

أنابيب الكربون النانوية

وبسبب قوته الكبيرة وتوصيله للكهرباء، يعد الجرافيت مادة أولية تستخدم في صناعة الأنابيب النانوية الكربونية، والتي يمكن العثور عليها في أي شيء بدءًا من الإلكترونيات إلى المعدات الطبية.

المعدات الرياضية

تتميز مضارب التنس الجرافيت بخفة الوزن والمرونة، مما يزيد من الراحة والأمان في ممارسة الرياضة.

القرطاسية

تستفيد خيوط أقلام الرصاص والأحبار وأحبار آلات التصوير وما إلى ذلك من قوة الانثناء العالية للجرافيت.

الخاتمة

نظرًا للظهور المستمر للتقنيات الجديدة والمواد الجديدة، تتزايد استخدامات الجرافيت. ليس فقط في الصناعة، ولكن أيضًا يستخدم على نطاق واسع في الحياة اليومية.