Qual è la densità della grafite?

La grafite è molto importante nella produzione industriale e nella vita quotidiana. I diversi tipi di grafite hanno densità diverse ed è importante comprendere i fattori che influenzano la densità della grafite, i metodi di misurazione e così via, poiché ha un'importanza significativa nella produzione industriale.

Qual è la densità dei vari tipi di grafite?

Grafite naturale

- Grafite in fiocchi: generalmente intorno a 2,09 - 2,23 g/cm³.

- Grafite terrosa (grafite microcristallina): generalmente intorno a 2,0 - 2,2 g/cm³.

Grafite artificiale

– Grafite a pressione isostatica: densità elevata che si aggira intorno a 1,7 - 1,9 g/cm³. Grazie alle sue caratteristiche isotropiche, la grafite isostatica può raggiungere un livello elevato dopo uno speciale trattamento di processo, che contribuisce a migliorare le sue proprietà come la resistenza, la conducibilità elettrica e la conducibilità termica.

– Grafite stampata: La densità è tipicamente compresa tra 1,6 e 1,85 g/cm³. La sua densità è influenzata da fattori quali la pressione di stampaggio, le materie prime e i leganti, e le densità in questo intervallo possono soddisfare i requisiti di base di vari scenari applicativi, come guarnizioni meccaniche ed elettrodi.

– Grafite estrusa:  circa 1,5-1,7 g/cm³. Nel processo di estrusione, la disposizione delle particelle e il grado di compattazione della materia prima influiscono sulla densità finale. Grafite estrusa in questo intervallo di densità mostra buone prestazioni in applicazioni quali materiali per elettrodi e spazzole.

Fattori che influenzano la densità

1.Materie prime:

La natura della materia prima della grafite può influenzare le densità dei prodotti finali. Ad esempio, le dimensioni delle particelle, la forma, la purezza, ecc. della materia prima influiscono sulla densità di massa e sulla cristallinità della grafite.

2.Metodi di stampaggio:

I diversi metodi di stampaggio, come lo stampaggio, l'estrusione, la pressatura isostatica, ecc. Ad esempio, lo stampaggio a compressione isostatica può consentire di ottenere densità più elevate nei prodotti di grafite perché il metodo consente di applicare la pressione in modo uniforme al materiale di grafite, riducendo così la porosità interna.

3. Temperatura e tempo di sinterizzazione:

Durante il processo di sinterizzazione, il controllo della temperatura e del tempo ha un impatto importante. Una temperatura di sinterizzazione più elevata e un tempo di mantenimento adeguato possono favorire la cristallizzazione e la fusione delle particelle di grafite, ridurre la porosità e quindi aumentare la densità.

4.Porosità:

La porosità della grafite influisce direttamente sulla sua densità. Maggiore è la porosità, minore è la densità. La formazione di pori può essere legata a fattori quali le caratteristiche della materia prima, lo scarico di gas durante la preparazione e il ritiro durante la sinterizzazione.

5.Contenuto di impurità:

Se la grafite contiene più impurità, ciò influisce sull'integrità e sulla compattezza della sua struttura cristallina, con conseguente diminuzione della densità.

6.Grado di grafitizzazione:

Più alto è il grado di grafitizzazione, più completa è la struttura cristallina della grafite e la densità aumenta di conseguenza.

Metodi di misurazione della densità della grafite

1. Principio di Archimede (metodo di drenaggio).

Secondo il principio di Archimede, la forza di galleggiamento esercitata da un oggetto in un liquido è pari al peso che esso sposta dal liquido. Misurando il peso della grafite nell'aria e il suo peso nell'acqua (galleggiamento), si può calcolare il volume della grafite. Combinandolo poi con la sua massa, si ottiene il risultato.

2. Metodo del picnometro

Misurando la massa di un volume noto di picnometro quando viene riempito con un liquido (come l'acqua) e la massa rimanente dopo la tracimazione del liquido dopo il riempimento, è possibile calcolare il volume del campione di grafite, quindi la densità.

3. Metodo di misurazione diretta (per campioni di grafite di forma regolare)

Per i campioni di grafite di forma regolare (ad esempio, cubi, cuboidi, cilindri, ecc.), è possibile misurare direttamente le dimensioni e calcolare il volume. Quindi è possibile calcolare la densità in combinazione con la massa.

Confronto della densità della grafite con lo stesso tipo di materiale al carbonio

Carbone attivo VS Grafite

Il carbone attivo è un materiale in carbonio con una struttura altamente porosa. A causa del gran numero di strutture porose, la densità del carbone attivo è relativamente bassa, generalmente intorno a 0,5-0,9 g/cm³. La grafite, invece, è molto più densa del carbone attivo.

Diamante VS Grafite

A temperatura e pressione ambiente, la densità del diamante è di circa 3,5-3,53 g/cm³. Pertanto, la densità del diamante è maggiore di quella della grafite.

Fibra di carbonio VS grafite

La densità della fibra di carbonio è solitamente compresa tra 1,7 e 2,2 g/cm³, ma la sua densità varia a seconda del tipo di fibra e del processo di preparazione. Pertanto, la grafite si sovrappone parzialmente alla fibra di carbonio nell'intervallo di densità.

Nanotubi di carbonio VS grafite

I nanotubi di carbonio sono un materiale tubolare di carbonio e la loro densità dipende da fattori quali il diametro del tubo, lo spessore della parete del tubo, ecc. La densità dei nanotubi di carbonio a parete singola è di circa 1,3 - 1,4 g/cm³. La grafite è più densa dei nanotubi di carbonio.

L'importanza della densità della grafite nella produzione industriale

Valutazione delle prestazioni: La densità della grafite è strettamente correlata alle sue proprietà fisiche. Una densità più elevata è solitamente sinonimo di migliore resistenza meccanica e resistenza all'usura, elettrico conduttività, ecc. Misurando la densità della grafite, è possibile valutarne preliminarmente le prestazioni in un'applicazione specifica, fornendo una base per la scelta del materiale di grafite più adatto.

Controllo di qualità: Nel processo di produzione dei prodotti di grafite, la densità è un importante indicatore di qualità. Controllando i parametri del processo di produzione per assicurare che il prodotto di grafite raggiunga l'intervallo di densità previsto, è possibile garantire la stabilità della qualità e la consistenza del prodotto. Prodotti con densità insoddisfacenti possono compromettere le loro prestazioni e la loro durata in servizio.

Conclusione

In sintesi, la densità della grafite è un fattore determinante per le sue proprietà meccaniche e, di conseguenza, per le sue applicazioni industriali. Con l'espansione delle sue potenziali applicazioni in vari settori, la sua importanza nel panorama industriale continua a crescere.