Είναι ο γραφίτης ένα σύνθετο υλικό;

Ο γραφίτης χρησιμοποιείται συχνά ως ενισχυτική φάση στην παρασκευή σύνθετων υλικών και έχει ευρύ φάσμα εφαρμογών. Ωστόσο, το κατά πόσον ο γραφίτης είναι σύνθετο υλικό συζητείται συχνά. Με βάση τον ορισμό της επιστήμης των υλικών, θα συζητήσουμε τη σύνθεση και τη δομή του γραφίτη στην παρούσα εργασία. Και θα αποσαφηνίσουμε την ουσιαστική διαφορά μεταξύ γραφίτη και σύνθετων υλικών.

Ανάλυση σύνθετων υλικών

Ορισμός Επεξήγηση

Με την αυστηρή έννοια, τα σύνθετα υλικά αποτελούνται από δύο ή περισσότερα υλικά με διαφορετικές ιδιότητες. Μέσω φυσικών ή χημικών μεθόδων, σχηματίζουν υλικά με νέες ιδιότητες σε μακρο (μικρο) επίπεδο. Αυτά τα συστατικά υλικά διατηρούν τη σχετική ανεξαρτησία τους στο σύνθετο υλικό. Και συνεργάζονται μεταξύ τους για να προσδώσουν στο σύνθετο υλικό ιδιότητες που δεν μπορεί να έχει ένα μεμονωμένο υλικό. Όπως τα πλαστικά ενισχυμένα με ίνες γυαλιού. Οι ίνες γυαλιού παρέχουν υψηλή αντοχή και ακαμψία, ενώ το πλαστικό δίνει στο υλικό καλή μορφοποιησιμότητα και χημική αντοχή. Και τα συνδυάζουν για να δημιουργήσουν ένα σύνθετο υλικό με εξαιρετικές επιδόσεις.

Βασικά χαρακτηριστικά

Πρώτον, το σύνθετο υλικό μπορεί να σχεδιαστεί. Μπορείτε να επιλέξετε διαφορετικά υλικά σύνθεσης και μεθόδους σύνθεσης σύμφωνα με διαφορετικές απαιτήσεις χρήσης. Στη συνέχεια, μπορείτε να ελέγξετε με ακρίβεια την απόδοση των σύνθετων υλικών. Δεύτερον, τα σύνθετα υλικά τείνουν να αποδίδουν καλύτερα από τις απλές επαλληλίες των υλικών που τα αποτελούν, κάτι που ονομάζεται "συνέργεια". Επιπλέον, υπάρχει μια προφανής διεπαφή μεταξύ των συστατικών του σύνθετου υλικού. Και οι ιδιότητες της διεπιφάνειας έχουν καθοριστικό αντίκτυπο στις συνολικές ιδιότητες του σύνθετου υλικού.

Διερεύνηση της φύσης του γραφίτη

Σχηματισμός γραφίτη

Φυσικός γραφίτης

Σχηματίζεται από τη μεταμόρφωση της οργανικής ύλης μετά από μεγάλο γεωλογικό χρόνο και υπάρχει στα μεταμορφωμένα πετρώματα. Ανάλογα με την κρυσταλλική του μορφή, διακρίνεται σε κρυσταλλικό και κρυπτοκρυσταλλικό γραφίτη. Ο πρώτος έχει καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα και λιπαντικότητα, ενώ ο δεύτερος έχει μεγάλη ειδική επιφάνεια.

Τεχνητός γραφίτης

Παρασκευάζεται από οπτάνθρακα πετρελαίου και άλλες πρώτες ύλες που περιέχουν άνθρακα με γραφίτιση σε υψηλή θερμοκρασία. Μπορείτε να ελέγξετε με ακρίβεια την απόδοσή του ρυθμίζοντας τις πρώτες ύλες, τη θερμοκρασία και το χρόνο και να το χρησιμοποιήσετε ευρέως στη σύγχρονη βιομηχανία.

Μικροδομή του γραφίτη

Έχει στρωματοποιημένη δομή, τα άτομα άνθρακα στο στρώμα σχηματίζουν ένα εξαγωνικό δίκτυο με ομοιοπολικούς δεσμούς και τα στρώματα συνδέονται με δυνάμεις van der Waals. Έτσι έχει καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα, θερμική αγωγιμότητα και λιπαντικότητα στην κατεύθυνση του επιπέδου.

Χαρακτηριστικά επιδόσεων του γραφίτη

Έχει εξαιρετική ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα, το οποίο αποτελεί ιδανικό υλικό για ηλεκτρόδια και ψύκτρες. Επιπλέον, η καλή χημική του σταθερότητα και η αυτολίπανση μπορούν να μειώσουν την τριβή και τη φθορά των μηχανικών μερών.

Εφαρμογές του γραφίτη σε σύνθετα υλικά

Σύνθετα πολυμερικής μήτρας

Στα σύνθετα υλικά πολυμερικής μήτρας, η προσθήκη γραφίτη μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την ηλεκτρική αγωγιμότητα, τη θερμική αγωγιμότητα και τις μηχανικές ιδιότητες του πολυμερούς. Για παράδειγμα, η προσθήκη κατάλληλης ποσότητας γραφίτη σε πλαστικά μπορεί να παρασκευάσει πλαστικά προϊόντα με αντιστατικές ιδιότητες. Αυτό χρησιμοποιείται ευρέως στον τομέα της ηλεκτρονικής συσκευασίας. Επιπλέον, τα σύνθετα πολυμερικής μήτρας ενισχυμένα με γραφίτη έχουν επίσης καλή αντοχή στη φθορά. Και μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε για την κατασκευή εξαρτημάτων ανθεκτικών στη φθορά, όπως μηχανικές τσιμούχες.

Σύνθετα υλικά μεταλλικής μήτρας

Στα σύνθετα υλικά μεταλλικής μήτρας, η προσθήκη γραφίτη μπορεί να βελτιώσει την απόδοση του μετάλλου. Μπορεί να μειώσει την πυκνότητα του υλικού και να βελτιώσει την αντοχή στη φθορά και την αυτολιπαντικότητα του υλικού. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα το σύνθετο υλικό από μελάνι γωνιακού λίθου αλουμινίου, αυτό το υλικό έχει τόσο το μικρό βάρος και την καλή απόδοση επεξεργασίας του αλουμινίου, όσο και την αυτολιπαινόμενη ιδιότητα του γραφίτη. Μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε για την κατασκευή εμβόλων κινητήρα και άλλων εξαρτημάτων για τη βελτίωση της απόδοσης εργασίας και της διάρκειας ζωής του κινητήρα.

Σύνθετα υλικά άνθρακα/άνθρακα

Σύνθετα υλικά άνθρακα/άνθρακα είναι σύνθετα υλικά με ίνες άνθρακα ή γραφίτη ως ενίσχυση και άνθρακα ή γραφίτη ως μήτρα. Το υλικό αυτό έχει καλή αντοχή σε θερμικό σοκ. Ο γραφίτης στα σύνθετα υλικά άνθρακα/άνθρακα τόσο ως φάση ενίσχυσης, όσο και ως φάση μήτρας. Ελέγχοντας τη δομή και την περιεκτικότητα του γραφίτη, μπορείτε να τον προετοιμάσετε ώστε να ανταποκρίνεται στις διαφορετικές απαιτήσεις των σύνθετων υλικών άνθρακα/άνθρακα. Και μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε ευρέως στον τομέα της αεροδιαστημικής, όπως η κατασκευή δίσκων φρένων αεροσκαφών.

Σύνθετα υλικά γραφενίου

Γραφένιο είναι ένα απλό ατομικό στρώμα δισδιάστατου υλικού που απογυμνώνεται από το γραφίτη, το οποίο έχει εξαιρετικές μηχανικές, ηλεκτρικές και θερμικές ιδιότητες. Συνδυάζοντας το γραφένιο με άλλα υλικά, μπορείτε να παρασκευάσετε σύνθετα υλικά γραφενίου υψηλών επιδόσεων. Για παράδειγμα, όταν συνδυάζεται με καουτσούκ, μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την αντοχή και την αντίσταση στη φθορά του καουτσούκ.

Σύνθετα υλικά κεραμικής μήτρας

Τα παραδοσιακά κεραμικά υλικά έχουν τα χαρακτηριστικά της υψηλής σκληρότητας και της ευθραυστότητας. Η προσθήκη γραφίτη μπορεί να μετριάσει αποτελεσματικά τη συγκέντρωση τάσεων στο εσωτερικό του κεραμικού και να βελτιώσει την ανθεκτικότητα του υλικού. Έτσι, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε σύνθετα υλικά κεραμικής μήτρας ενισχυμένα με γραφίτη για την κατασκευή επενδύσεων φούρνων υψηλής θερμοκρασίας, κοπτικών εργαλείων κ.λπ.

Σύνθετα υλικά γυάλινης μήτρας

Η προσθήκη γραφίτη στο σύνθετο υλικό υαλομάζας το καθιστά με ορισμένη αγωγιμότητα και αυτολιπαντικότητα. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτό το σύνθετο υλικό για την κατασκευή ειδικών γυάλινων προϊόντων, όπως γυαλί με αντιθαμβωτικές και αντιστατικές λειτουργίες.

Σύνθετα υλικά με μήτρα καουτσούκ

Η πλήρωση σύνθετων υλικών με μήτρα καουτσούκ με γραφίτη μπορεί να τα κάνει να έχουν καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα και αντοχή στη φθορά. Η προσθήκη γραφίτη στο καουτσούκ μπορεί να προετοιμάσει αντιστατικά προϊόντα από καουτσούκ, όπως ιμάντες μεταφοράς που χρησιμοποιούνται σε ανθρακωρυχεία. Μπορεί να αποτρέψει αποτελεσματικά τα ατυχήματα ασφαλείας που προκαλούνται από στατικό ηλεκτρισμό.

Σύνθετα υλικά με μήτρα τσιμέντου

Στα σύνθετα υλικά με βάση το τσιμέντο, η προσθήκη γραφίτη μπορεί να βελτιώσει την αγωγιμότητα και τις μηχανικές ιδιότητες του τσιμέντου. Μέσω της ηλεκτρικής θέρμανσης, μπορεί να λιώσει το χιόνι και τον πάγο στο δρόμο, οπότε μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε για την κατασκευή υλικών αποπάγωσης δρόμων

Συμπέρασμα

Συνοψίζοντας, ο γραφίτης είναι ένα στρωματοποιημένο κρυσταλλικό υλικό που αποτελείται από στοιχειακό άνθρακα, ο οποίος αποτελεί ουσία ενός συστατικού και όχι σύνθετο υλικό. Ωστόσο, ο γραφίτης διαδραματίζει αναπόσπαστο ρόλο στον τομέα των σύνθετων υλικών. Ο γραφίτης μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τις ιδιότητες των σύνθετων υλικών συνδυαζόμενος με άλλα υλικά και να δημιουργήσει νέα υλικά με εξαιρετικές συνολικές ιδιότητες. Εάν χρειάζεστε να αγοράσετε υλικά γραφίτη, επικοινωνήστε μαζί μας τώρα.