Di che colore è la grafite?

Nella vita e nell'industria, la grafite è estremamente comune e importante, dalle mine delle matite ai campi aerospaziali hanno la loro figura. Quando si parla del colore della grafite, la maggior parte di noi pensa che sia nero. In realtà, il suo colore è influenzato da una serie di fattori e ha un significato unico in diverse scene.

Il colore naturale della grafite

In sostanza, la grafite pura appare di colore grigio scuro, vicino al nero. Ciò è determinato dalla sua struttura atomica interna e dalla distribuzione della nuvola di elettroni. La grafite ha una tipica struttura cristallina a strati in cui gli atomi di carbonio sono legati covalentemente e gli strati sono legati da deboli forze di van der Waals. Questa struttura fa sì che gli atomi di carbonio abbiano una particolare distribuzione di elettroni, che possono muoversi relativamente liberamente all'interno dello strato. Quando la luce colpisce la superficie della grafite, la maggior parte della luce visibile viene assorbita. Solo una piccola quantità di luce viene riflessa, dando alla grafite un aspetto grigio scuro o nero.

In natura, dopo la semplice estrazione e la purificazione preliminare del minerale di grafite, le materie prime di grafite che vediamo mostrano fondamentalmente questo tipico grigio scuro. Ha un colore uniforme, una consistenza fine e una sensazione di unto al tatto. Anche questa è una caratteristica importante della grafite, che indica ulteriormente la sua speciale struttura a strati.

I fattori che influenzano il colore della grafite

Influenza delle impurità

La grafite si mescola facilmente con le impurità durante l'estrazione, la lavorazione e l'applicazione, cambiando poi colore. Come l'impurità metallica del ferro, la sua struttura elettronica atomica è diversa da quella degli atomi di carbonio. Inoltre, ha un assorbimento unico di specifiche lunghezze d'onda della luce. Quando il contenuto di ferro aumenta, la grafite appare di colore marrone o marrone scuro. Perché il ferro interferisce con l'assorbimento e la riflessione della luce originali della grafite.

Anche le impurità organiche hanno un impatto. Esse formano pellicole o inclusioni all'interno e all'esterno della grafite, dando luogo a un colore scuro della grafite, con altre tonalità. Ad esempio, quando contiene tracce di humus, la grafite è leggermente grigiastra e marrone scuro. Questo è il risultato del colore proprio delle impurità organiche e dell'interazione con la grafite. Le impurità modificano le proprietà ottiche della grafite e alla fine ne cambiano il colore.

Influenza del metodo di lavorazione

Il metodo di lavorazione ha un effetto importante sul colore della grafite. Durante la macinazione, la grafite diventa una polvere fine e il colore è più scuro. Poiché l'area superficiale specifica della polvere è grande, la luce viene diffusa e assorbita molte volte tra le particelle. E la luce riflessa è minore. Ad esempio, nella produzione di mina per matite, il colore della polvere è più scuro. polvere di grafite è più scuro della materia prima originale. È facile lasciare segni neri.

L'alta temperatura può regolare la struttura interna della grafite, rimuovere le impurità o innescare reazioni chimiche, rendendo il colore più puro. Tuttavia, se la temperatura è troppo alta e il tempo è troppo lungo, la grafite si ossida. La pellicola di ossido si genera sulla superficie e il colore diventa nero-grigiastro o addirittura bianco-grigiastro. I diversi metodi di lavorazione consentono di cambiare il colore modificando lo stato della grafite e regolando il suo effetto sulla luce.

Le modifiche alla microstruttura influenzano

La variazione della microstruttura della grafite modifica anche il colore. Quando la struttura a strati viene distorta o deformata da forze esterne o la spaziatura degli strati cambia, il colore cambia. Ad esempio, la preparazione di meno strati di grafene mediante stripping meccanico. A causa della riduzione del numero di strati e del cambiamento della microstruttura, sul substrato specifico appariranno colori di interferenza come il blu e il verde. Ciò è dovuto all'interferenza della luce nella struttura del film multistrato.

Intercalazione chimica può anche cambiare la microstruttura e il colore. Gli atomi di potassio vengono inseriti tra gli strati di grafite per formare composti di intercalazione, che diventano di colore bronzo o oro. Poiché gli atomi di intercalazione modificano la struttura degli elettroni e delle bande della grafite, influenzano le caratteristiche di assorbimento ed emissione della luce. In sostanza, cambia l'interazione tra grafite e luce e si ottiene un cambiamento di colore.

L'incarnazione e il significato del colore della grafite in diverse applicazioni

Produzione di matite

Nella produzione di matite, il colore della grafite è un indicatore chiave delle prestazioni. La mina della matita è composta da grafite mescolata con argilla, il cui rapporto determina la durezza e il colore. La grafite ha un colore più scuro, i segni di scrittura sono evidenti, come la matita 2B, adatta per la pittura su cartoncino e per gli schizzi. La durezza dell'argilla è maggiore, il colore chiaro, la proporzione della matita HB è moderata, adatta alla scrittura quotidiana. Per soddisfare le diverse esigenze di scrittura e pittura delle persone.

Campo della batteria

Nel campo delle batterie, il colore della grafite può riflettere la qualità delle prestazioni. La grafite viene comunemente utilizzata come materiale per l'elettrodo negativo delle batterie agli ioni di litio. L'elettrodo negativo di grafite di alta qualità è uniformemente nero, il che indica un'elevata cristallinità, una minore quantità di impurità e una struttura stabile. Ciò favorisce l'incorporazione e la rimozione degli ioni di litio, garantendo l'efficienza di carica e scarica della batteria e la durata del ciclo. Se il colore è grigio o irregolare, potrebbero esserci impurità, difetti strutturali e altri problemi, con conseguenti scarse prestazioni della batteria.

Rivestimento del materiale

Quando si utilizza la grafite come materiale rivestimentoIl colore è importante. Nel rivestimento anticorrosivo, il rivestimento in grafite può essere anticorrosivo e l'aspetto nero ha anche un effetto decorativo. Nel settore aerospaziale, il colore del rivestimento composito a matrice di grafite è legato alla bellezza e alle prestazioni di radiazione termica. Il rivestimento nero può regolare efficacemente la temperatura superficiale dell'aeromobile. In modo che possa funzionare in modo stabile in ambienti estremi.

Colore dei materiali speciali di grafite

Nano grafite

La grafite nanometrica si riferisce alle dimensioni dell'ordine dei nanometri dei materiali di grafite. Le sue prestazioni cromatiche sono diverse da quelle della grafite tradizionale. A causa dell'influenza dell'effetto dimensionale quantistico e dell'effetto di superficie, nano grafite Di solito presenta un colore nero brunastro o marrone scuro in soluzione. È ovviamente diverso dal grigio scuro o dal nero della grafite sfusa. Questo perché la dimensione delle particelle di grafite su scala nanometrica è vicina alla lunghezza d'onda della luce visibile. La luce viene fortemente diffusa e assorbita dalla superficie della nanoparticella, con conseguente cambiamento di colore. Inoltre, la superficie della nano grafite è solitamente accompagnata da alcuni gruppi attivi. Anche questo influisce sull'assorbimento e sulla riflessione della luce, modificandone ulteriormente il colore.

Grafite modificata

La grafite modificata è un materiale ottenuto modificando la grafite con metodi fisici o chimici e i suoi colori sono altrettanto diversi. Ad esempio, quando la grafite viene modificata mediante ossidazione superficiale, un gran numero di gruppi funzionali contenenti ossigeno viene introdotto nella superficie. Questo rende il colore più chiaro, che può apparire nero-grigio o grigio chiaro. Il colore della grafite modificata depositata sulla superficie della grafite mediante placcatura elettrolitica e altri metodi dipende dal materiale depositato. Se l'argento viene placcato sulla superficie della grafite, la grafite modificata mostrerà un colore grigio argento. Questo cambiamento di colore non solo arricchisce l'aspetto del materiale grafitico, ma gli conferisce anche nuove proprietà. In questo modo, la grafite ha una gamma più ampia di applicazioni nel campo dell'elettronica, dell'ottica e di altri settori.

Conclusione

Il colore della grafite non è univoco, il colore naturale è grigio scuro e quasi nero. Ma è influenzato da impurità, metodi di lavorazione, microstruttura e altri fattori. In diversi settori, il suo colore è associato alle proprietà del materiale e al significato pratico. Anche i materiali speciali in grafite presentano caratteristiche cromatiche uniche.