El grafito en escamas es un conductor no metálico con una estructura en capas. Pertenece al grafito cristalino natural, que suele encontrarse en rocas metamórficas naturales, y es una sustancia carbonosa formada por metamorfismo a alta temperatura y presión. Dependiendo de la aplicación, el tamaño y la pureza del grafito en escamas también se dividen.
La microestructura especial del grafito en escamas
Está compuesto por capas de grafito de átomos de carbono en una red hexagonal. Las capas interactúan y se apilan mediante fuerzas de Van der Waals, dejando un cierto espacio entre ellas, como la estructura en capas de las escamas de los peces. La estructura especial del grafito en escamas hace que no sólo tenga una buena conductividad, sino también buenas propiedades de lubricación.
Características de los copos de grafito:
- Resistencia a altas temperaturas: El grafito puede soportar temperaturas extremas sin perder su integridad estructural, su punto de fusión es de 3850±50℃, su punto de ebullición es de 4250℃. Así que incluso después de la quema a temperatura ultra alta, la pérdida de peso del grafito y el coeficiente de expansión térmica son muy pequeños. Y la resistencia del grafito se fortalecerá con el aumento de la temperatura, a 2000℃, la resistencia del grafito se duplicará.
- Conductividad eléctrica y térmica: La conductividad eléctrica del grafito es cien veces superior a la de los minerales no metálicos ordinarios. La conductividad térmica es superior a la del acero, el hierro, el plomo y muchos otros materiales metálicos. La conductividad térmica disminuye al aumentar la temperatura, e incluso a temperaturas extremadamente altas, el grafito puede llegar a ser adiabático. Se puede observar que la escama de grafito tiene una excelente conductividad térmica, por lo que es muy adecuada para la fabricación de radiadores y componentes de refrigeración para dispositivos electrónicos.
- lubricidad: el squama de grafito de los copos de grafito es mayor, y el rendimiento de lubricación del grafito depende del tamaño del squama de grafito. Cuanto mayor sea el squama, menor será el coeficiente de fricción y mejor será el rendimiento de lubricación. Por lo tanto, los copos de grafito tienen una buena lubricidad.
- Estabilidad química: El grafito tiene una buena estabilidad química a temperatura ambiente, puede permanecer estable en la mayoría de los ambientes ácidos y alcalinos. No es fácil que reaccione con otras sustancias, y puede resistir la corrosión por ácidos, álcalis y disolventes orgánicos. Por lo tanto, puede utilizar copos de grafito como conservante.
- Plasticidad: La tenacidad del grafito es buena, y puede decirse que los copos de grafito más finos reúnen las ventajas del grafito en uno.
¿Para qué se utiliza la escama de grafito?
Los copos de grafito pueden utilizarse como aditivos de carbono en diversos procesos metalúrgicos para aumentar el contenido de carbono en el acero y las ferroaleaciones. Puede aumentar la dureza, resistencia, plasticidad y tenacidad del material. Al añadir grafito, también se puede ajustar la composición de la aleación para satisfacer requisitos específicos, mejorando así el rendimiento del producto final.
Como la escama de grafito de los copos de grafito tiene una estructura en capas que les permite deslizarse unas contra otras, el copo de grafito es un excelente lubricante seco. A diferencia del entorno de alta temperatura y alta presión que no se puede lograr con los tradicionales lubricantesTiene características de resistencia a altas temperaturas. Los lubricantes de copos de grafito se utilizan en maquinaria, engranajes y cojinetes para reducir la fricción y el desgaste.
Los copos de grafito pueden añadirse al caucho, los plásticos y otros materiales compuestos para mejorar sus propiedades mecánicas y eléctricas. Además, en el caucho, el grafito mejora la conductividad eléctrica y la resistencia al desgaste. En los plásticos, puede conferir conductividad eléctrica y estabilidad térmica, lo que hace que el material sea adecuado para toda una serie de aplicaciones industriales.
Manzana utiliza copos de grafito como material refrigerante en muchos de sus productos, aprovechando su alta conductividad térmica para gestionar eficazmente el calor.
Tesla incorporó material de grafito a su sistema de gestión de baterías de vehículos eléctricos para regular la temperatura del paquete de baterías. Esto desempeña un papel crucial en el mantenimiento de la eficiencia y la seguridad del sistema.
Tanto Boeing como Airbus han incorporado compuestos de grafeno a sus programas de aviones comerciales, beneficiándose de la relación resistencia-peso y las propiedades térmicas del material.
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Aplicación de la batería:
Los copos de grafito son un componente clave de las baterías de iones de litio y pueden utilizarse como materiales de electrodos negativos. Su capacidad para incrustar iones de litio lo convierte en un material indispensable en las soluciones de almacenamiento de energía.
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Protección contra la corrosión:
Las escamas de grafito son extremadamente estables químicamente y pueden proteger los metales de la corrosión actuando como barrera frente a los agentes corrosivos. Esta característica es útil en aplicaciones marinas y en alta mar, donde la resistencia a la corrosión es crítica.
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Escamas de grafito en hierro fundido:
En el campo de la metalurgia, especialmente en la producción de fundición gris, las escamas de grafito desempeñan un papel vital. En el proceso de solidificación del metal caliente, al precipitarse el contenido de carbono de la fase líquida, se forman de forma natural las escamas de grafito. Estas escamas alteran la microestructura del metal, ayudando a formar grafito nódulos en lugar de cementita. Además, este cambio mejora las propiedades mecánicas de la fundición, dándole mayor tenacidad y resistencia al desgaste, lo que es fundamental para aplicaciones que requieren durabilidad y resistencia.
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