Le graphite est-il un matériau composite ?

Le graphite est souvent utilisé comme phase de renforcement dans la préparation de matériaux composites et a un large éventail d'applications. Cependant, la question de savoir si le graphite est un matériau composite est souvent débattue. Sur la base de la définition de la science des matériaux, nous discuterons de la composition et de la structure du graphite dans cet article. Et nous clarifierons la différence essentielle entre le graphite et les matériaux composites.

Analyse des matériaux composites

Définition Explication

Au sens strict, les matériaux composites sont composés de deux ou plusieurs matériaux aux propriétés différentes. Grâce à des méthodes physiques ou chimiques, ils forment des matériaux dotés de nouvelles propriétés au niveau macro (micro). Ces matériaux constitutifs conservent leur indépendance relative dans le composite. Et ils travaillent en coopération les uns avec les autres pour donner au composite des propriétés qu'un seul matériau ne peut pas avoir. C'est le cas des plastiques renforcés de fibres de verre. La fibre de verre offre une résistance et une rigidité élevées, tandis que le plastique confère au matériau une bonne formabilité et une bonne résistance chimique. Ces deux éléments se combinent pour créer un matériau composite aux performances excellentes.

Caractéristiques principales

Tout d'abord, le matériau composite peut être conçu. Vous pouvez sélectionner différents matériaux de composition et méthodes composites en fonction des différentes exigences d'utilisation. Il est alors possible de contrôler avec précision les performances des matériaux composites. Deuxièmement, les composites ont tendance à être plus performants que les simples superpositions de leurs matériaux constitutifs, ce que l'on appelle la "synergie". En outre, il existe une interface évidente entre les composants du matériau composite. Les propriétés de l'interface ont un impact crucial sur les propriétés globales du matériau composite.

Exploration de la nature du graphite

Formation du graphite

Graphite naturel

Il est formé par le métamorphisme de la matière organique après une longue période géologique et existe dans les roches métamorphiques. Selon la forme cristalline, on distingue le graphite cristallin et le graphite cryptocristallin. Le premier possède une bonne conductivité électrique et un bon pouvoir lubrifiant, tandis que le second présente une grande surface spécifique.

Graphite artificiel

Il est préparé à partir de coke de pétrole et d'autres matières premières contenant du carbone par graphitisation à haute température. Il est possible de contrôler avec précision ses performances en ajustant les matières premières, la température et la durée, et il est largement utilisé dans l'industrie moderne.

Microstructure du graphite

Il a une structure en couches, les atomes de carbone dans les couches forment un réseau hexagonal avec des liaisons covalentes, et les couches sont reliées par des forces de van der Waals. Il présente donc une bonne conductivité électrique, une bonne conductivité thermique et un bon pouvoir lubrifiant dans le sens du plan.

Caractéristiques de performance du graphite

Il possède une excellente conductivité électrique et thermique, ce qui en fait un matériau idéal pour les électrodes et les dissipateurs thermiques. En outre, sa bonne stabilité chimique et son caractère autolubrifiant permettent de réduire le frottement et l'usure des pièces mécaniques.

Applications du graphite dans les matériaux composites

Composites à matrice polymère

Dans les composites à matrice polymère, l'ajout de graphite peut améliorer de manière significative la conductivité électrique, la conductivité thermique et les propriétés mécaniques du polymère. Par exemple, l'ajout d'une quantité appropriée de graphite aux plastiques permet de préparer des produits en plastique dotés de propriétés antistatiques. Ce procédé est largement utilisé dans le domaine de l'emballage électronique. En outre, les composites à matrice polymère renforcés au graphite présentent également une bonne résistance à l'usure. Ils peuvent être utilisés pour fabriquer des pièces résistantes à l'usure telles que des joints mécaniques.

Composites à matrice métallique

Dans les composites à matrice métallique, l'ajout de graphite peut améliorer les performances du métal. Il peut réduire la densité du matériau et améliorer la résistance à l'usure et l'autolubrification du matériau. Si l'on prend l'exemple du matériau composite à base d'encre de la pierre angulaire en aluminium, ce matériau présente à la fois la légèreté et les bonnes performances de traitement de l'aluminium, ainsi que les propriétés autolubrifiantes du graphite. Il peut être utilisé pour fabriquer des pistons de moteur et d'autres pièces afin d'améliorer l'efficacité et la durée de vie du moteur.

Carbone/Composites de carbone

Composites carbone/carbone sont des composites dont le renfort est constitué de fibres de carbone ou de graphite et la matrice de carbone ou de graphite. Ce matériau présente une bonne résistance aux chocs thermiques. Dans les matériaux composites carbone/carbone, le graphite sert à la fois de phase de renforcement et de phase matricielle. En contrôlant la structure et la teneur en graphite, il est possible de le préparer pour répondre aux différentes exigences des matériaux composites carbone/carbone. Il peut être largement utilisé dans le domaine aérospatial, par exemple pour la fabrication de disques de frein d'avion.

Composites à base de graphène

Graphène Le graphène est une couche atomique unique de matériau bidimensionnel détaché du graphite, qui possède d'excellentes propriétés mécaniques, électriques et thermiques. En combinant le graphène avec d'autres matériaux, il est possible de préparer des composites à base de graphène très performants. Par exemple, en le combinant avec du caoutchouc, il peut améliorer de manière significative la solidité et la résistance à l'usure du caoutchouc.

Composites à matrice céramique

Les matériaux céramiques traditionnels présentent les caractéristiques d'une dureté et d'une fragilité élevées. L'ajout de graphite permet d'atténuer efficacement la concentration de contraintes à l'intérieur de la céramique et d'améliorer la ténacité du matériau. Vous pouvez donc utiliser des composites à matrice céramique renforcés au graphite pour fabriquer des revêtements de fours à haute température, des outils de coupe, etc.

Composites à matrice de verre

L'ajout de graphite dans le composite à matrice de verre lui confère une certaine conductivité et autolubrification. Ce matériau composite peut être utilisé pour fabriquer des produits en verre spéciaux, tels que du verre anti-buée et anti-statique.

Composites à matrice de caoutchouc

En remplissant de graphite les composites à matrice de caoutchouc, on peut leur conférer une bonne conductivité électrique et une bonne résistance à l'usure. L'ajout de graphite au caoutchouc permet de préparer des produits antistatiques en caoutchouc, tels que les bandes transporteuses utilisées dans les mines de charbon. Cela permet de prévenir efficacement les accidents de sécurité causés par l'électricité statique.

Composites à matrice de ciment

Dans les composites à base de ciment, l'ajout de graphite peut améliorer la conductivité et les propriétés mécaniques du ciment. Par chauffage électrique, il peut faire fondre la neige et la glace sur la route, ce qui permet de l'utiliser pour fabriquer des matériaux de déglaçage des routes.

Conclusion

En résumé, le graphite est un matériau cristallin en couches composé de carbone élémentaire, qui est une substance à composant unique plutôt qu'un matériau composite. Cependant, le graphite joue un rôle essentiel dans le domaine des matériaux composites. Le graphite peut améliorer considérablement les propriétés des matériaux composites en les combinant avec d'autres matériaux, et créer de nouveaux matériaux dotés d'excellentes propriétés globales. Si vous avez besoin d'acheter des matériaux en graphite, contactez-nous dès maintenant.