¿De qué color es el grafito?

En la vida y en la industria, el grafito es extremadamente común e importante, desde las minas de los lápices hasta los campos aeroespaciales tienen su figura. Cuando se trata del color del grafito, la mayoría de nosotros pensamos que es negro. De hecho, su color se ve afectado por una variedad de factores, y tiene un significado único en diferentes escenas.

El color natural del grafito

En esencia, el grafito puro tiene un aspecto gris oscuro, cercano al negro. Esto viene determinado por su estructura atómica interna y la distribución de la nube de electrones. El grafito tiene una estructura cristalina en capas típica en la que los átomos de carbono están unidos covalentemente y las capas están unidas por fuerzas débiles de van der Waals. Esta estructura hace que los átomos de carbono tengan una distribución especial de electrones, y éstos pueden moverse con relativa libertad dentro de la capa. Cuando la luz incide sobre la superficie del grafito, la mayor parte de la luz visible es absorbida. Y sólo una pequeña cantidad de luz se refleja, lo que da al grafito un aspecto entre gris oscuro y negro.

En la naturaleza, tras la simple extracción y purificación preliminar del mineral de grafito, las materias primas de grafito que vemos muestran básicamente este típico gris oscuro. Tiene un color uniforme, una textura fina y una sensación grasienta al tocarlo. Esta es también una característica importante del grafito, que indica además su especial estructura en capas.

Factores que influyen en el color del grafito

Influencia de las impurezas

El grafito se mezcla fácilmente con impurezas durante su extracción, procesamiento y aplicación, y luego cambia de color. Al igual que la impureza metálica hierro, su estructura electrónica atómica es diferente de la de los átomos de carbono. Y tiene una absorción única de longitudes de onda de luz específicas. A medida que aumenta el contenido de hierro, el grafito adquiere un color marrón o marrón oscuro. Esto se debe a que el hierro interfiere en la absorción y reflexión originales de la luz del grafito.

Las impurezas orgánicas también influyen. Forman películas o inclusiones dentro y fuera del grafito, lo que da lugar a un color oscuro del grafito, con otras tonalidades. Por ejemplo, cuando contiene trazas de humus, el grafito es de color marrón oscuro ligeramente grisáceo. Esto es el resultado del color propio de las impurezas orgánicas y de su interacción con el grafito. Las impurezas modifican las propiedades ópticas del grafito y acaban cambiando su color.

Influencia del método de transformación

El método de procesamiento tiene un efecto destacado en el color del grafito. Al molerlo, el grafito se convierte en un polvo fino y el color es más oscuro. Como la superficie específica del polvo es grande, la luz se dispersa y absorbe muchas veces entre las partículas. Y la luz reflejada es menor. Por ejemplo, en la producción de mina de lápiz, el color del polvo molido es más oscuro. grafito en polvo es más oscuro que la materia prima original. Es fácil que queden marcas negras.

Una temperatura elevada puede regular la estructura interna del grafito, eliminar impurezas o desencadenar reacciones químicas, hacer que el color sea más puro. Sin embargo, si la temperatura es demasiado alta y el tiempo demasiado largo, el grafito se oxidará. Y se generará una película de óxido en la superficie, el color se volverá negro grisáceo o incluso blanco grisáceo. Los distintos métodos de procesado consiguen cambiar el color modificando el estado del grafito y ajustando su efecto sobre la luz.

Los cambios en la microestructura afectan

El cambio de la microestructura del grafito también cambiará el color. Cuando la estructura de capas se distorsiona o deforma por fuerzas externas o cambia el espaciado de las capas, el color cambiará. Por ejemplo, la preparación de menos capas de grafeno mediante decapado mecánico. Debido a la reducción del número de capas y al cambio de microestructura, aparecerán colores de interferencia como el azul y el verde en el sustrato específico. Esto se debe a la interferencia de la luz en la estructura de la película multicapa.

Intercalación química también puede cambiar la microestructura y el color. Los átomos de potasio se insertan entre las capas de grafito para formar compuestos de intercalación, que adquieren un color bronce o dorado. Como los átomos de intercalación cambian la estructura de electrones y bandas del grafito, afectan a las características de absorción y emisión de la luz. Esencialmente, cambia la interacción entre el grafito y la luz, y se consigue el cambio de color.

Plasmación e importancia del color del grafito en diferentes aplicaciones

Fabricación de lápices

En la fabricación de lápices, el color del grafito es un indicador clave del rendimiento. La mina de lápiz está hecha de grafito mezclado con arcilla, cuya proporción determina la dureza y el color. El grafito es de color más oscuro, las marcas de escritura son evidentes, como el lápiz 2B, adecuado para la pintura de tarjetas, bocetos. Más dureza de la arcilla, color claro, la proporción del lápiz HB es moderada, adecuado para la escritura diaria. Para satisfacer las diferentes necesidades de escritura y pintura de la gente.

Campo de la batería

En el campo de las baterías, el color del grafito puede reflejar la calidad de su rendimiento. Normalmente, el grafito se utiliza como material de electrodo negativo para las baterías de iones de litio. Y el electrodo negativo de grafito de alta calidad es uniformemente negro, lo que indica una alta cristalinidad, menos impurezas y una estructura estable. Esto favorece la incrustación y eliminación de iones de litio, garantizando la eficacia de carga y descarga de la batería y la vida útil del ciclo. Si el color es gris o desigual, puede haber impurezas, defectos estructurales y otros problemas, lo que se traduce en un rendimiento deficiente de la batería.

Material de revestimiento

Al utilizar grafito como material revestimientoEl color es importante. En el revestimiento anticorrosivo, el revestimiento de grafito puede ser anticorrosivo, y el aspecto negro también tiene un efecto decorativo. En el campo aeroespacial, el color del revestimiento compuesto de matriz de grafito está relacionado con la belleza y el rendimiento de la radiación térmica. Y el revestimiento negro puede ajustar eficazmente la temperatura de la superficie de la aeronave. De este modo, puede funcionar de forma estable en entornos extremos.

Color de los grafitos especiales

Nano grafito

El grafito nanométrico se refiere al tamaño del orden nanométrico de los materiales de grafito. Su rendimiento cromático es diferente al del grafito tradicional. Debido a la influencia del efecto de tamaño cuántico y el efecto de superficie, nano grafito suele presentar un color negro parduzco o marrón oscuro en solución. Es obviamente diferente del gris oscuro o negro del grafito a granel. Esto se debe a que el tamaño de las partículas de grafito a nanoescala se aproxima a la longitud de onda de la luz visible. Y la luz se dispersa y absorbe fuertemente en la superficie de la nanopartícula, lo que provoca un cambio en su color. Además, la superficie del nano grafito suele ir acompañada de algunos grupos activos. Esto también afecta a su absorción y reflexión de la luz, cambiando aún más su color.

Grafito modificado

El grafito modificado es un material que se obtiene modificando el grafito mediante métodos físicos o químicos, y sus colores son igualmente diversos. Por ejemplo, cuando el grafito se modifica mediante oxidación superficial, se introduce en la superficie un gran número de grupos funcionales que contienen oxígeno. Esto hace que adquiera un color más claro, que puede parecer negro grisáceo o gris claro. El color del grafito modificado depositado en la superficie del grafito por electrodeposición y otros métodos depende del material depositado. Si se deposita plata en la superficie del grafito, el grafito modificado mostrará un color gris plateado. Este cambio de color no sólo enriquece el aspecto del grafito, sino que también le confiere nuevas propiedades. De este modo, tiene una gama más amplia de aplicaciones en electrónica, óptica y otros campos.

Conclusión

El color del grafito no es único, el color natural es gris oscuro y casi negro. Pero se ve afectado por las impurezas, los métodos de procesamiento, la microestructura y otros factores. En diferentes campos, su color se asocia con las propiedades del material y su significado práctico. Y los materiales de grafito especiales también muestran características de color únicas.