Is grafiet een composietmateriaal?

Grafiet wordt vaak gebruikt als versterkende fase bij de bereiding van composietmaterialen en heeft een brede waaier aan toepassingen. Er wordt echter vaak gediscussieerd over de vraag of grafiet een composietmateriaal is. Op basis van de definitie van materiaalkunde bespreken we in dit artikel de samenstelling en structuur van grafiet. En het essentiële verschil tussen grafiet en composietmaterialen verduidelijken.

Analyse van composietmaterialen

Definitie Uitleg

In strikte zin zijn composietmaterialen samengesteld uit twee of meer materialen met verschillende eigenschappen. Door fysische of chemische methoden vormen ze materialen met nieuwe eigenschappen op macro- (micro)niveau. Deze samenstellende materialen behouden hun relatieve onafhankelijkheid in het composiet. En ze werken samen om de composiet eigenschappen te geven die een enkel materiaal niet kan hebben. Zoals glasvezelversterkte kunststoffen. Glasvezel zorgt voor hoge sterkte en stijfheid, terwijl kunststof het materiaal een goede vervormbaarheid en chemische weerstand geeft. Samen vormen ze een composietmateriaal met uitstekende prestaties.

Belangrijkste kenmerken

Ten eerste is het composietmateriaal ontwerpbaar. Je kunt verschillende samenstellingsmaterialen en samenstellingsmethodes selecteren op basis van verschillende gebruiksvereisten. Dan kun je de prestaties van composietmaterialen nauwkeurig controleren. Ten tweede hebben composieten de neiging om beter te presteren dan eenvoudige samenstellingen van hun samenstellende materialen, wat "synergie" wordt genoemd. Bovendien is er een duidelijke interface tussen de componenten van het composietmateriaal. En de eigenschappen van de interface hebben een cruciale invloed op de algemene eigenschappen van het composietmateriaal.

Onderzoek naar de aard van grafiet

Vorming van grafiet

Natuurlijk grafiet

Het wordt gevormd door de metamorfose van organisch materiaal na een lange geologische tijd en komt voor in metamorfe gesteenten. Afhankelijk van de kristalvorm wordt het onderverdeeld in kristallijn en kristallijn grafiet. Het eerste heeft een goed elektrisch geleidingsvermogen en een goede smeerbaarheid, en het tweede heeft een groot specifiek oppervlak.

Kunstmatig grafiet

Het wordt bereid uit petroleumcoke en andere koolstofhoudende grondstoffen door grafitisering bij hoge temperatuur. Je kunt de prestaties nauwkeurig regelen door grondstoffen, temperatuur en tijd aan te passen, en het op grote schaal gebruiken in de moderne industrie.

Microstructuur van grafiet

Het heeft een gelaagde structuur, de koolstofatomen in de laag vormen een hexagonaal netwerk met covalente bindingen en de lagen zijn verbonden door van der Waals krachten. Het heeft dus een goed elektrisch geleidingsvermogen, thermisch geleidingsvermogen en smering in de vlakke richting.

Prestatiekenmerken van grafiet

Het heeft een uitstekend elektrisch en thermisch geleidingsvermogen, wat een ideaal materiaal is voor elektroden en koellichamen. Bovendien kunnen de goede chemische stabiliteit en zelfsmering de wrijving en slijtage van mechanische onderdelen verminderen.

Toepassingen van grafiet in composietmaterialen

Polymeer matrix composieten

In composieten met een polymeermatrix kan toevoeging van grafiet de elektrische geleiding, thermische geleiding en mechanische eigenschappen van het polymeer aanzienlijk verbeteren. Door bijvoorbeeld een geschikte hoeveelheid grafiet aan kunststoffen toe te voegen, kunnen kunststofproducten met antistatische eigenschappen worden gemaakt. Dit wordt veel gebruikt op het gebied van elektronische verpakkingen. Daarnaast hebben grafietversterkte composieten met een polymeermatrix ook een goede slijtvastheid. En je kunt het gebruiken om slijtvaste onderdelen te maken, zoals mechanische afdichtingen.

Metaalmatrixcomposieten

In metaalmatrixcomposieten kan toevoeging van grafiet de prestaties van metaal verbeteren. Het kan de dichtheid van het materiaal verminderen en de slijtvastheid en zelfsmering van het materiaal verbeteren. Als we aluminium hoeksteeninktcomposietmateriaal als voorbeeld nemen, heeft dit materiaal zowel het lichte gewicht en de goede verwerkingsprestaties van aluminium, als de zelfsmerende eigenschap van grafiet. Je kunt het gebruiken voor de productie van motorzuigers en andere onderdelen om de werkefficiëntie en levensduur van de motor te verbeteren.

Koolstof/koolstofcomposieten

Koolstof/koolstofcomposieten zijn composieten met koolstof- of grafietvezels als versterking en koolstof of grafiet als matrix. Dit materiaal heeft een goede weerstand tegen thermische schokken. Grafiet in koolstof/koolstof composietmaterialen als versterkingsfase en als matrixfase. Door de structuur en inhoud van grafiet te regelen, kun je het voorbereiden om aan de verschillende eisen van koolstof/koolstof composietmaterialen te voldoen. En je kunt het op grote schaal gebruiken in de lucht- en ruimtevaart, zoals bij de productie van remschijven voor vliegtuigen.

Grafeen Composieten

Grafeen is een enkele atoomlaag van tweedimensionaal materiaal dat is ontdaan van grafiet en uitstekende mechanische, elektrische en thermische eigenschappen heeft. Door grafeen te combineren met andere materialen kun je hoogwaardige grafeencomposieten maken. Als je het bijvoorbeeld combineert met rubber, kan het de sterkte en slijtvastheid van rubber aanzienlijk verbeteren.

Keramische matrixcomposieten

Traditionele keramische materialen hebben de kenmerken van hoge hardheid en brosheid. Toevoeging van grafiet kan de spanningsconcentratie in het keramiek effectief verminderen en de taaiheid van het materiaal verbeteren. U kunt dus grafietversterkte keramische matrixcomposieten gebruiken om ovenbekledingen voor hoge temperaturen, snijgereedschappen, enz. te maken.

Glasmatrixcomposieten

Door grafiet toe te voegen aan het glasmatrixcomposiet heeft het een bepaalde geleidbaarheid en zelfsmering. Je kunt dit composietmateriaal gebruiken om speciale glasproducten te maken, zoals glas met anticondens en antistatische functies.

Rubber matrix composieten

Door rubbermatrixcomposieten te vullen met grafiet kunnen ze een goede elektrische geleiding en slijtvastheid krijgen. Door grafiet aan rubber toe te voegen kunnen antistatische rubberproducten worden gemaakt, zoals transportbanden die in kolenmijnen worden gebruikt. Het kan veiligheidsongevallen veroorzaakt door statische elektriciteit effectief voorkomen.

Cementmatrixcomposieten

In composieten op basis van cement kan de toevoeging van grafiet de geleidbaarheid en mechanische eigenschappen van cement verbeteren. Door elektrische verhitting kan het sneeuw en ijs op de weg smelten, zodat je het kunt gebruiken om materiaal voor het ijsvrij maken van wegen te maken.

Conclusie

Kort samengevat is grafiet een gelaagd kristallijn materiaal dat bestaat uit elementair koolstof, dat eerder een enkelvoudige component is dan een composietmateriaal. Grafiet speelt echter een integrale rol op het gebied van composietmaterialen. Grafiet kan de eigenschappen van composietmaterialen aanzienlijk verbeteren door het te combineren met andere materialen, en nieuwe materialen creëren met uitstekende uitgebreide eigenschappen. Als je grafietmaterialen wilt kopen, neem dan nu contact met ons op.