Fiocchi di grafite

La grafite in fiocchi è un conduttore non metallico con una struttura a strati. Appartiene alla grafite cristallina naturale, spesso presente nelle rocce metamorfiche naturali, ed è una sostanza carboniosa formatasi per metamorfismo ad alta temperatura e pressione. A seconda dell'applicazione, anche le dimensioni e la purezza della grafite in fiocchi si dividono.

La particolare microstruttura della grafite a scaglie

È composto da strati di grafite di atomi di carbonio in un reticolo esagonale. Gli strati interagiscono e si impilano tra loro grazie alle forze di van der Waals, lasciando un certo spazio tra gli strati, come la struttura a strati delle squame dei pesci. La particolare struttura della grafite a scaglie le conferisce non solo una buona conduttività, ma anche buone proprietà di lubrificazione.

Caratteristiche dei fiocchi di grafite:

• Resistenza alle alte temperature: La grafite può resistere a temperature estreme senza perdere la sua integrità strutturale, il suo punto di fusione è 3850±50℃, il suo punto di ebollizione è 4250℃. Pertanto, anche dopo una combustione ad altissima temperatura, la perdita di peso e il coefficiente di espansione termica della grafite sono molto ridotti. Inoltre, la resistenza della grafite si rafforza con l'aumento della temperatura: a 2000℃, la resistenza della grafite raddoppia.
• Conducibilità elettrica e termica: la conducibilità elettrica della grafite è cento volte superiore a quella dei comuni minerali non metallici. La conducibilità termica è superiore a quella dell'acciaio, del ferro, del piombo e di molti altri materiali metallici. La conducibilità termica diminuisce con l'aumentare della temperatura e, anche a temperature estremamente elevate, la grafite può diventare adiabatica. Si può notare che il fiocco di grafite ha un'eccellente conducibilità termica ed è quindi molto adatto alla produzione di radiatori e componenti di raffreddamento per dispositivi elettronici.
• lubrificazione: lo squama dei fiocchi di grafite è più grande e le prestazioni di lubrificazione della grafite dipendono dalla dimensione dello squama della grafite. Più grande è lo squama, minore è il coefficiente di attrito e migliori sono le prestazioni di lubrificazione. Pertanto, i fiocchi di grafite hanno una buona lubricità.
• Stabilità chimica: La grafite ha una buona stabilità chimica a temperatura ambiente e può rimanere stabile nella maggior parte degli ambienti acidi e alcalini. Non reagisce facilmente con altre sostanze e resiste alla corrosione di acidi, alcali e solventi organici. Pertanto, è possibile utilizzare i fiocchi di grafite come conservante.
• Plasticità: La tenacità della grafite è buona e si può dire che i fiocchi di grafite più sottili racchiudano in sé i vantaggi della grafite.

A cosa serve il fiocco di grafite?

• Additivi al carbonio:

I fiocchi di grafite possono essere utilizzati come additivi al carbonio in vari processi metallurgici per aumentare il contenuto di carbonio nell'acciaio e nelle ferroleghe. Può migliorare la durezza, la resistenza, la plasticità e la tenacità del materiale. Con l'aggiunta di grafite, la composizione della lega può anche essere regolata per soddisfare requisiti specifici, migliorando così le prestazioni del prodotto finale.

• Lubrificante :

Poiché la squama di grafite dei fiocchi di grafite ha una struttura a strati che consente loro di scorrere l'uno contro l'altro, il fiocco di grafite è un eccellente lubrificante a secco. A differenza dell'ambiente ad alta temperatura e ad alta pressione che non può essere raggiunto con le tradizionali lubrificantiHa caratteristiche di resistenza alle alte temperature. I lubrificanti a base di fiocchi di grafite sono utilizzati in macchinari, ingranaggi e cuscinetti per ridurre l'attrito e l'usura.

• Additivi: 

I fiocchi di grafite possono essere aggiunti a gomma, plastica e altri materiali compositi per migliorarne le proprietà meccaniche ed elettriche. Inoltre, nella gomma, la grafite migliora la conduttività elettrica e la resistenza all'usura. Nelle materie plastiche, può conferire conduttività elettrica e stabilità termica, rendendo il materiale adatto a una serie di applicazioni industriali.

• Industria elettronica:

Mela utilizza i fiocchi di grafite come materiale di raffreddamento in molti dei suoi prodotti, sfruttando la loro elevata conducibilità termica per gestire efficacemente il calore.

• Industria automobilistica:

Tesla ha incorporato un materiale di grafite nel suo sistema di gestione delle batterie dei veicoli elettrici per regolare la temperatura del pacco batterie. Ciò svolge un ruolo cruciale nel mantenere l'efficienza e la sicurezza del sistema.

• Aerospaziale:

Sia Boeing che Airbus hanno incorporato i compositi di grafite nei loro programmi di aerei commerciali, beneficiando del rapporto resistenza-peso e delle proprietà termiche del materiale.

• Applicazione della batteria:

I fiocchi di grafite sono un componente chiave delle batterie agli ioni di litio e possono essere utilizzati come materiali per elettrodi negativi. La sua capacità di incorporare ioni di litio la rende un materiale indispensabile nelle soluzioni di accumulo energetico.

• Protezione dalla corrosione:

I fiocchi di grafite sono estremamente stabili dal punto di vista chimico e possono proteggere i metalli dalla corrosione agendo da barriera agli agenti corrosivi. Questa caratteristica è utile nelle applicazioni marine e offshore, dove la resistenza alla corrosione è fondamentale.

• Scaglie di grafite nella ghisa:

Nel campo della metallurgia, in particolare nella produzione di ghisa grigia, i fiocchi di grafite svolgono un ruolo fondamentale. Nel processo di solidificazione del metallo caldo, con la precipitazione del carbonio dalla fase liquida, si formano naturalmente fiocchi di grafite. Questi fiocchi alterano la microstruttura del metallo, contribuendo a formare grafite noduli piuttosto che cementite. Inoltre, questo cambiamento migliora le proprietà meccaniche della ghisa, conferendole una maggiore tenacità e resistenza all'usura, fondamentali per le applicazioni che richiedono durata e resistenza.

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