مادة الجرافيت

ما هي مادة الجرافيت?

الجرافيت هو نوع من الكربون المستخدم في تطبيقات مختلفة. وهو مورد طبيعي ذو تركيبة لا مثيل لها يمكن استخدامه لأغراض متعددة. بنية الجرافيت مميزة وتحدد خصائصه. وبالمقارنة بغيره، فهو مادة ناعمة للغاية وله صلابة محددة. بعبارات بسيطة، هو عبارة عن ذرات كربون على شكل طبقات. يتكون الجرافيت من طبقات متراصة تكون فيها الذرات مرتبة على شكل سداسيات. وذلك لأن هذه الطبقات يمكن أن تنزلق فوق بعضها البعض، وهو ما يساعد على إعطاء الجرافيت خصائصه كمادة تشحيم. تختلف كثافة الجرافيت باختلاف درجات الجرافيت وأنواعه. هناك درجات مختلفة من الجرافيت متاحة لتطبيقات محددة وتمتلك خصائص محددة أيضًا.

الميزات

موصلية كهربائية عالية

وهو موصل ممتاز للكهرباء والحرارة. وينتشر استخدامه على نطاق واسع في العديد من الاستخدامات (على سبيل المثال، حيث تكون هناك حاجة إلى تيارات كهربائية). فتركيبته تجعله موصلًا جيدًا للكهرباء. وتتمثل بنية الجرافيت في السماح للإلكترونات بالتحرك بحرية، وهذا هو السبب في أنه موصل جيد للكهرباء.

مقاومة ممتازة للحرارة

يمكن للجرافيت مقاومة درجات الحرارة العالية للغاية. وهذا ما يجعله مفيدًا جدًا في سوق واسع جدًا في الواقع، خاصةً في القطاعات التي تكون فيها خصائص مقاومة الحرارة مهمة. بالإضافة إلى ذلك، ستندهش من استخداماته في البيئات التي قد تتسبب الحرارة في ذوبان مواد أخرى. ولتشكيله في أقطاب كهربائية، يتم دمجه مع مادة رابطة وفحم مسحوق لمنع التشقق في درجات الحرارة العالية.

خصائص التشحيم

الجرافيت أيضًا مادة تشحيم طبيعية. فطبقات الذرات في الجرافيت قادرة على الانزلاق فوق بعضها البعض لأن التداخل بين روابط إلكترونات التكافؤ صغير. والواقع أن هذه الخاصية فعالة للغاية خاصةً في الصناعات التي تحتاج إلى تقليل الاحتكاك. وغالبًا ما يُستخدم الديزل الحيوي في الآلات لتشحيم الأجزاء من أجل حركة سلسة.

الاستقرار الكيميائي

الجرافيت مادة مستقرة للغاية من الناحية الكيميائية. وهو غير تفاعلي مع جميع المواد باستثناء مواد قليلة ويستخدم على نطاق واسع في البيئات المسببة للتآكل. وتشمل ميزاته البارزة مقاومة التآكل والهجوم الكيميائي. ولهذا السبب يمكن العثور عليه في المصانع الكيميائية في كثير من الأحيان.

أنواع مواد الجرافيت

جرافيت مصبوب

جرافيت مصبوبالذي يتم تصنيعه عن طريق ضغط الجرافيت المسحوق في قالب. وهي موحدة الكثافة وتستخدم في تطبيقات متعددة. وهي قابلة للتكيف ويمكن تشكيلها وفقاً لاحتياجاتك. جرافيت مصبوب يتم تصنيفها بناءً على قوتها وصلابتها ومواصفات أخرى.

الجرافيت المبثوق

الجرافيت المبثوق عن طريق دفع الجرافيت من خلال قالب. وتتميز هذه الوظيفة ببنية غريبة حيث تتخصص في بعض المهام القليلة. هذه الفئة أقل كثافة من الجرافيت المصبوب. وكثيرًا ما يستخدم في منتجات مثل القضبان والأنابيب، حيث يكون شكل مادة القش مهمًا.

اهتزاز الجرافيت

اهتزاز الجرافيت، يستخدم الاهتزاز لتشكيل جسيمات الجرافيت. وهذا يؤدي إلى اختلاف الكثافة والتركيب مقارنةً بالأنواع الأخرى. يتم استخدام الجرافيت الاهتزازي في أي وقت يتم فيه طلب مواصفات خاصة. وكثيرًا ما يتم اختياره نتيجة لفعاليته من حيث التكلفة.

الجرافيت المتوازن

الغرض الرئيسي من الجرافيت المتساوي الضغط بخصائص متساوية الخواص وموحدة الخواص في جميع الاتجاهات. وهي ذات بنية دقيقة ولطيفة للغاية. كما يمكن أن تكون ذات كثافة عالية جداً وتستخدم في الغالب للتفاوتات الضيقة للغاية. وهو الخيار المفضل للصناعات مثل صناعة الطيران بسبب تركيبته المتناسقة.

استخدامات مادة الجرافيت

البطاريات

إحدى حالات الاستخدام الأكثر شيوعًا للجرافيت هي البطاريات. فهو موجود في أنودات بطاريات الليثيوم أيون. وهو مادة مستقرة وصلبة التكوين ذات توصيل كهربائي عالٍ وهي سمات تجعلها مثالية لتخزين الطاقة. ويضمن الجرافيت الشحن الفعال وتوصيل الطاقة لـ البطاريات.

التشحيم الصناعي

كما أنها مادة مثالية للصناعة بسبب خصائص التشحيم الطبيعية. ويستخدم هذا في الحالات التي يمكن أن تتعطل فيها الزيوت أو الشحوم. كما أنه يساعد على منع احتكاك الأجزاء المتحركة، مما يسمح بتشغيل الآلات بسلاسة. كما أنه يستخدم في المناطق ذات درجات الحرارة القصوى لأن مواد التشحيم الأخرى قد تتحلل هناك.

المواد الحرارية

المواد الحرارية يجب أن تحتوي على الجرافيت. هذه هي المواد التي تبطن الأفران والأفران. تسمح هذه المقاومة للحرارة للجرافيت بتحمل درجات الحرارة العالية للغاية التي تصاحب هذه الأنواع من التطبيقات. ويمنعها هيكلها من الانهيار مع التعرض للحرارة الشديدة.

صناعة الصلب

الجرافيت هو مادة خام في صناعة الصلب. وهو بمثابة مادة مضافة للكربون لإنتاج الصلب عالي الجودة. وغالبًا ما تجده في اللفافات في أفران القوس الكهربائي. ومن الاستخدامات المهمة الأخرى للجرافيت المتوفر في مخزونات الجرافيت قدرته على التحكم في كمية محتوى الفولاذ من الكربون، وهو ما يجعله أكثر قوة وثباتًا عند القيام به بشكل صحيح.

صناعة الطيران والفضاء والسيارات

يُستخدم الجرافيت في صناعات الطيران وصناعة السيارات. هذا أمر بالغ الأهمية في هذه القطاعات نظرًا لكونه تركيبة خفيفة الوزن بالإضافة إلى أنه يتحمل الحرارة. سوف تحصل عليها في أجزاء المحرك المتبقية وأنظمة المكابح وحتى داخل الدروع الحرارية. تتنوع الدرجات المختلفة لمنتجات الجرافيت المستخدمة في هذه الصناعات وفقًا للصفات.

المزايا

فعالة من حيث التكلفة

الجرافيت مادة رخيصة نسبيًا. وهو متاح بسعر رخيص كمادة خام، ومن ثم يمكن معالجته بسهولة في وحدة التصنيع.

أداء عالٍ

الجرافيت عالي الأداء لكل حالة استخدام. إن الموصلية الكهربائية العالية ومقاومة الحرارة وخصائص التزييت تجعل هذه المادة فعالة. سترى هذا غالباً ما يستخدم في الحالات التي يمثل فيها الأداء مشكلة. تعني التركيبة الخاصة أنها ستعمل حتى في أقسى الظروف.

صديقة للبيئة

الجرافيت صديق للبيئة. ونظراً لكونه يعتمد على الكربون، فهو موجود في كل مكان بشكل طبيعي وآمن. كما أن معالجة مادته الخام لا ينتج عنها أي منتج ثانوي سام. ولكن اختيار الجرافيت قد يحد من التأثير البيئي لبعض العمليات.