ما هي استخدامات مسحوق الجرافيت؟

مسحوق الجرافيت هو نوع من المواد التي تتمتع بالعديد من الخصائص الممتازة. هيكلها البلوري عبارة عن طبقة سداسية الشكل، وترتبط ذرات الكربون في الطبقة بروابط تساهمية. يمنح هذا التركيب الفريد مسحوق الجرافيت العديد من الخصائص الممتازة، مما يجعله في الصناعة الحديثة والعديد من المجالات الأخرى له تطبيق واسع ومهم للغاية.

الاستخدامات الصناعية لمسحوق الجرافيت

صناعة الصلب والمعادن

مكربن فولاذي

في عملية صهر الفولاذ، يمكنك استخدام مسحوق الجرافيت كمكربن للصلب. في صناعة الفولاذ، غالبًا ما يحتوي الفولاذ المصهور على أكسجين زائد. سيؤثر هذا بشكل خطير على جودة الفولاذ، مثل تقليل صلابة الفولاذ، وزيادة الهشاشة وما إلى ذلك. يمكن أن يتفاعل مسحوق الجرافيت كيميائيًا مع الأكسجين في الفولاذ المصهور ليلعب دور إزالة الأكسدة. وذلك لتحسين جودة الفولاذ بشكل فعال، وتحسين مؤشرات الأداء مثل القوة والمتانة والليونة.

مسحوق الجرافيت المستخدم في المضافات الحرارية

كما يستخدم مسحوق الجرافيت على نطاق واسع كمادة مضافة حرارية. ونظرًا لمقاومته الممتازة لدرجات الحرارة العالية، يمكنه تحمل درجات الحرارة العالية للغاية دون أن يذوب أو يتحلل. عند إضافته إلى المواد المقاومة للحرارة مثل الطوب الحراري والمسبوكات المقاومة للحرارة وما إلى ذلك، يمكن أن يعزز بشكل كبير مقاومة الحريق لهذه المواد. بحيث يمكنها الحفاظ على سلامة واستقرار الهيكل في بيئة ذات درجة حرارة عالية. وسوف يطيل بشكل كبير من عمر خدمة المواد المقاومة للحرارة.

صناعة الآلات

استخدامات مسحوق الجرافيت في زيوت التشحيم الجافة

مسحوق الجرافيت هو مادة تشحيم جافة صلبة مثالية. أثناء التشغيل الميكانيكي، يحدث احتكاك بين العديد من الأجزاء. ويتيح الهيكل الطبقي لمسحوق الجرافيت تشكيل طبقة تشحيم مستمرة على سطح الاحتكاك. يمكن لهذا الفيلم أن يقلل بشكل فعال من معامل الاحتكاك، ويقلل من تآكل الأجزاء. ويمكن أن يلعب عادةً دور التشحيم في درجات الحرارة العالية والضغط العالي وظروف العمل القاسية الأخرى.

طبقة سطح الصب

في عملية الصب، يتم تطبيق مسحوق الجرافيت على طبقة سطح الصب. عند صنع العفن، يتم طلاء مسحوق الجرافيت بالتساوي على السطح الداخلي للقالب ، مما يسهل تحرير الصب بعد التشكيل. في نفس الوقت، يمكن أن يجعل سطح الصب أكثر سلاسة ومسطحة. وتقليل بدل المعالجة اللاحقة وإجراءات المعالجة، وتحسين كفاءة الإنتاج وتقليل تكاليف الإنتاج. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يلعب مسحوق الجرافيت أيضًا دورًا معينًا في العزل الحراري في عملية الصب. وهذا يساعد على التحكم في معدل تصلب الصب وتحسين جودة وإنتاجية الصب.

استخدامات مسحوق الجرافيت في الصناعة الكيميائية

الناقل المحفز

يتميز مسحوق الجرافيت بمساحة سطح محددة كبيرة وخصائص امتصاص جيدة، مما يجعله حاملًا ممتازًا للمحفز. في العديد من التفاعلات الكيميائية، يجب أن تكون المكونات النشطة للمحفز مشتتة بالتساوي على الدعامة لتحسين نشاط وانتقائية المحفز. يمكن أن يلبي مسحوق الجرافيت هذا المطلب بشكل جيد، حيث يقوم بتحميل المكونات النشطة للمحفز على سطحه، مما يوفر المزيد من المواقع النشطة للتفاعل الكيميائي. وبالتالي فإنه يعزز التفاعل.

مواد القطب الكهربائي

مسحوق الجرافيت نفسه هو أيضًا مادة قطب كهربائي مهمة. في الصناعة الكهروكيميائية، مثل تصنيع الأقطاب الكهربائية للخلايا الإلكتروليتية, أقطاب الجرافيت على نطاق واسع بسبب توصيلها الكهربائي الجيد واستقرارها الكيميائي. في عملية التحليل الكهربائي، يمكن لقطب الجرافيت توصيل التيار بثبات لضمان التقدم السلس للتفاعل الإلكتروليتي.

التطبيقات الإلكترونية والكهربائية

المواد الموصلة

حبر موصل للوحة الدوائر المطبوعة (PCB)

في صناعة الإلكترونيات، تُعد لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) أحد المكونات الأساسية للمنتجات الإلكترونية. يمكنك استخدام مسحوق الجرافيت لتحضير الأحبار الموصلة للوحات الدوائر المطبوعة. يستخدم هذا الحبر الموصل مسحوق الجرافيت كمكون موصل رئيسي ويشكل نمط دائرة موصلة دقيقة على لوحة الدائرة من خلال عملية الطباعة. ويمكنه تحقيق خصائص طباعة وتوصيل جيدة على ركائز مختلفة من مواد مختلفة. ويوفر دعمًا قويًا للتكامل عالي الكثافة ومتعدد الوظائف للمنتجات الإلكترونية.

طلاء موصل

يمكنك أيضًا استخدام مسحوق الجرافيت لتحضير الطلاءات الموصلة. يتم خلط مسحوق الجرافيت مع الراتنجات والمذيبات المناسبة وما إلى ذلك. ويتم طلاؤه على مجموعة متنوعة من المواد الأساسية، مثل البلاستيك والزجاج والمعادن وغيرها، لتشكيل طلاء ذو موصلية كهربائية جيدة. بالإضافة إلى ذلك، فإن الموصلة الطلاء يمكن تطبيقها أيضًا في مجال الكهرباء المضادة للكهرباء الساكنة، مثل مواد التغليف المضادة للكهرباء الساكنة، والأرضيات المضادة للكهرباء الساكنة، وما إلى ذلك، لمنع تلف المكونات الإلكترونية الناجم عن الكهرباء الساكنة.

تصنيع المكونات الإلكترونية

المقاومات

في صناعة المكونات الإلكترونية، يمكن استخدام مسحوق الجرافيت في صناعة المقاومات. يمكن تعديل قيمة مقاومة المقاوم عن طريق التحكم الدقيق في حجم الجسيمات والنقاء وكمية الإضافة والنسبة مع المواد الأخرى لمسحوق الجرافيت. يمكن أن يوفر قيم مقاومة دقيقة لهذه الدوائر لضمان التشغيل الطبيعي للدائرة والنقل الدقيق للإشارة.

قطب الجرافيت (لمعالجة الأجهزة الإلكترونية)

تلعب أقطاب الجرافيت دورًا مهمًا في تصنيع الأجهزة الإلكترونية، خاصةً في تقنية التفريغ الكهربائي (EDM). لقد أصبح قطب الجرافيت الكهربائي مادة قطب كهربائي شائعة في EDM بسبب نقطة انصهاره العالية وتوصيله الكهربائي الجيد وفقدانه المنخفض. في عملية المعالجة، يتم توليد التفريغ النبضي بين قطب الجرافيت وقطعة العمل. كما أن درجة الحرارة العالية اللحظية تجعل مادة قطعة العمل تذوب وتتبخر، وذلك لتحقيق المعالجة الدقيقة لقطعة العمل ذات الشكل المعقد.

تطبيقات الطاقة

خلية الوقود

مادة الصفيحة ثنائية القطب

في تكنولوجيا خلايا الوقود، يمكنك استخدام مسحوق الجرافيت كمادة ثنائية القطب للوحة ثنائية القطب. تتمتع الصفيحة ثنائية القطب القائمة على مسحوق الجرافيت بموصلية كهربائية جيدة، وثبات كيميائي عالٍ وخاصية ممتازة لإحكام إغلاق الغاز. يمكن أن تضمن الموصلية الكهربائية الجيدة لها النقل الفعال للإلكترونات في خلية الوقود وتقليل الفقد الأومي؛ الاستقرار الكيميائي يمكّنها من العمل بثبات لفترة طويلة في بيئة التفاعل الكيميائي المعقدة لخلية الوقود ومقاومة تآكل الأحماض والقلويات والوسائط الأخرى؛ يضمن ختم الغاز تدفق الوقود والمؤكسد في قنوات التدفق الخاصة بكل منهما دون تسرب وخلط.

استخدامات مسحوق الجرافيت في بطاريات الليثيوم أيون

مادة القطب السالب

يُعد مسحوق الجرافيت أحد أكثر مواد الأنود استخدامًا في بطاريات الليثيوم أيون. يحتوي الجرافيت على بنية نموذجية متعددة الطبقات مع تباعد معتدل بين الطبقات. وهذا يمكن أن يستوعب بشكل عكسي إدخال أيونات الليثيوم وإزالتها. وفي الوقت نفسه، تتمتع مادة أنود الجرافيت بمزايا منصة الشحن والتفريغ المستقرة المحتملة والأداء الجيد في ركوب الدراجات والتكلفة المنخفضة نسبياً. في بطاريات الليثيوم أيون التجارية، توفر مواد أنود الجرافيت أداءً كهروكيميائيًا مستقرًا وعمر خدمة طويل. وهي تفي بمتطلبات الأجهزة الإلكترونية المحمولة الحديثة والمركبات الكهربائية من حيث كثافة طاقة البطارية وكثافة الطاقة وعمر الدورة.

المضافات الموصلة

غالبًا ما يستخدم مسحوق الجرافيت كمادة مضافة موصلة في بطاريات الليثيوم أيون. في عملية تحضير القطب الكهربائي لبطاريات الليثيوم أيون، يمكن أن تؤدي إضافة مسحوق الجرافيت إلى مادة القطب الموجب أو السالب إلى تحسين التوصيل الإلكتروني لمادة القطب الكهربائي بشكل كبير. لأن رد فعل القطب الكهربائي لبطاريات الليثيوم أيون يتطلب النقل السريع للإلكترونات. يمكن أن تؤدي إضافة مسحوق الجرافيت إلى بناء شبكة موصلة جيدة بين جزيئات المواد النشطة، وتقليل مقاومة الاستقطاب للقطب الكهربائي. وبالتالي تحسين كفاءة الشحن والتفريغ وأداء المعدل وعمر دورة البطارية.

الاستخدام في مجالات أخرى

حماية البيئة

ممتزات معالجة مياه الصرف الصحي

مسحوق الجرافيت له تطبيق مهم في مجال حماية البيئة في معالجة مياه الصرف الصحي. نظرًا لمساحة سطحه الكبيرة المحددة وبنيته الغنية بالمسام، فإنه يتمتع بقدرة امتصاص جيدة للعديد من الملوثات في مياه الصرف الصحي. بالنسبة لأيونات المعادن الثقيلة في مياه الصرف الصحي، يمكن امتصاص مسحوق الجرافيت على السطح من خلال الجذب الكهروستاتيكي والتبادل الأيوني وما إلى ذلك. وذلك لتقليل محتوى المعادن الثقيلة في مياه الصرف الصحي وتحقيق الغرض من تنقية جودة المياه. في الوقت نفسه، بالنسبة لبعض الملوثات العضوية، مثل الأصباغ والمبيدات الحشرية والمركبات الفينولية وما إلى ذلك، يمكنك أيضًا إزالة مسحوق الجرافيت بفعالية من خلال مزيج من الامتزاز الفيزيائي والامتزاز الكيميائي.

التحكم في تلوث الهواء

في التحكم في تلوث الهواء، يلعب مسحوق الجرافيت أيضًا دورًا معينًا. في بعض عمليات معالجة غازات النفايات الصناعية، يمكنك استخدام مسحوق الجرافيت كمادة ماصة أو حامل محفز للمشاركة في التفاعل. بالنسبة للغازات الضارة في الغلاف الجوي، مثل ثاني أكسيد الكبريت (SO2)، وأكاسيد النيتروجين (NOx)، وما إلى ذلك، يمكن فصل مسحوق الجرافيت عن غاز العادم من خلال الامتزاز. وهذا يقلل من كمية انبعاثاته في الغلاف الجوي. وفي الوقت نفسه، عندما يتم تحميل مسحوق الجرافيت بمجموعة نشطة محفزة محددة، يمكنه أيضًا تحفيز تحويل هذه الغازات الضارة في ظل ظروف معينة. بحيث يمكن تحويلها إلى مواد أو مركبات غير ضارة يسهل التعامل معها.

مواد التقوية

مركبات مصفوفة البوليمر

في مجال مواد التعزيز، يمكن استخدام مسحوق الجرافيت لتحضير مركبات مصفوفة البوليمر. يمكن أن تؤدي إضافة مسحوق الجرافيت إلى مصفوفة البوليمر، مثل البولي إيثيلين والبولي بروبيلين وراتنج الإيبوكسي، وما إلى ذلك، إلى تحسين خصائص المواد المركبة بشكل كبير. وفي الوقت نفسه، يمكنه أيضًا تحسين الخواص الميكانيكية للمواد المركبة. مثل القوة والصلابة ومقاومة التآكل. نظرًا لأن هيكل رقائق مسحوق الجرافيت يمكن أن يلعب دور التقوية والتعبئة في مصفوفة البوليمر، ويعيق توسع الشقوق، بحيث يمكن للمادة المركبة أن تتحمل قوى خارجية أكبر وتطيل عمر الخدمة.

المواد المركبة ذات المصفوفة المعدنية

يمكنك أيضًا استخدام مسحوق الجرافيت لتحضير مركبات المصفوفة المعدنية. يمكن تحسين خصائص الاحتكاك والتآكل وخصائص التشحيم الذاتي للمواد المعدنية عن طريق إدخال مسحوق الجرافيت في المصفوفة المعدنية. على سبيل المثال، في قاعدة الألومنيوم وقاعدة النحاس وغيرها من المواد المركبة ذات المصفوفة المعدنية، سيشكل مسحوق الجرافيت طبقة من طبقة التشحيم على سطح المعدن أثناء عملية الاحتكاك. هذا يقلل من معامل الاحتكاك، ويقلل من التآكل، ويحسن من مقاومة التآكل ومقاومة التآكل للمادة.

مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد

في مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد، يمكنك استخدام مسحوق الجرافيت كمادة مضافة أو مرحلة تقوية. يمكن أن تؤدي إضافة مسحوق الجرافيت إلى مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد القائمة على البلاستيك إلى تحسين التوصيل الكهربائي والحراري للمادة. بحيث يمكن استخدامه لتصنيع الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد بوظيفة التدريع الكهرومغناطيسي، مثل أغلفة المعدات الإلكترونية وأغطية التدريع، إلخ. لتلبية احتياجات المعدات الإلكترونية للعمل بشكل طبيعي في بيئة كهرومغناطيسية معقدة.

صنع أقلام الرصاص

أحد الاستخدامات الأكثر شهرة لمسحوق الجرافيت هو صناعة أقلام الرصاص. التركيبة الرئيسية لرصاص أقلام الرصاص هي مزيج من مسحوق الجرافيت والمواد المضافة مثل الطين. مسحوق الجرافيت ناعم الملمس، مع تشحيم جيد وقدرة تلوين جيدة. في عملية الكتابة، يمكن أن يترك بسهولة علامات واضحة ودائمة على الورق. من خلال ضبط نسبة مسحوق الجرافيت إلى الطين، يمكن تغيير صلابة وسواد الرصاص الرصاص الرصاص لتلبية احتياجات الكتابة والرسم المختلفة.

الخاتمة

من الصناعات التقليدية إلى مجالات التكنولوجيا الناشئة، يمكن أن يلبي مسحوق الجرافيت متطلبات أداء المواد. مع تطور العلوم والتكنولوجيا، فإن آفاق تطبيق مسحوق الجرافيت أوسع، ومن المتوقع أن يساعد في علم المواد والتنمية الاجتماعية إلى مستوى جديد.