O grafite é um material composto?

O grafite é frequentemente usado como uma fase de reforço na preparação de materiais compostos e tem uma ampla gama de aplicações. No entanto, a questão de saber se o grafite é um material composto é frequentemente debatida. Com base na definição da ciência dos materiais, discutiremos a composição e a estrutura do grafite neste artigo. E esclareceremos a diferença essencial entre o grafite e os materiais compostos.

Análise de materiais compostos

Definição Explicação

Em um sentido estrito, os materiais compostos são compostos de dois ou mais materiais com propriedades diferentes. Por meio de métodos físicos ou químicos, eles formam materiais com novas propriedades em nível macro (micro). Esses materiais componentes mantêm sua independência relativa no composto. E trabalham em cooperação uns com os outros para conferir ao composto propriedades que um único material não pode ter. Por exemplo, plásticos reforçados com fibra de vidro. A fibra de vidro proporciona alta resistência e rigidez, enquanto o plástico dá ao material boa conformabilidade e resistência química. E eles se combinam para criar um material composto com excelente desempenho.

Principais características

Em primeiro lugar, o material composto é projetável. Você pode selecionar diferentes materiais de composição e métodos compostos de acordo com diferentes requisitos de uso. Assim, é possível controlar com precisão o desempenho dos materiais compostos. Em segundo lugar, os compostos tendem a ter um desempenho melhor do que as simples sobreposições de seus materiais constituintes, o que é chamado de "sinergia". Além disso, há uma interface óbvia entre os componentes do material composto. E as propriedades da interface têm um impacto crucial sobre as propriedades gerais do material composto.

Exploração da natureza do grafite

Formação de grafite

Grafite natural

Ele é formado pelo metamorfismo da matéria orgânica após um longo período geológico e existe em rochas metamórficas. De acordo com a forma cristalina, ele é dividido em grafite cristalino e criptocristalino. O primeiro tem boa condutividade elétrica e lubricidade, e o segundo tem grande área de superfície específica.

Grafite artificial

Ele é preparado a partir de coque de petróleo e outras matérias-primas que contêm carbono por meio de grafitização em alta temperatura. É possível controlar com precisão seu desempenho ajustando as matérias-primas, a temperatura e o tempo, e é amplamente utilizado na indústria moderna.

Microestrutura do grafite

Ele tem uma estrutura em camadas, os átomos de carbono na camada formam uma rede hexagonal com ligações covalentes, e as camadas são conectadas por forças de van der Waals. Portanto, ele tem boa condutividade elétrica, condutividade térmica e lubricidade na direção plana.

Características de desempenho do grafite

Possui excelente condutividade elétrica e térmica, o que o torna um material ideal para eletrodos e dissipadores de calor. Além disso, sua boa estabilidade química e autolubrificação podem reduzir o atrito e o desgaste das peças mecânicas.

Aplicações do grafite em materiais compostos

Compostos de matriz polimérica

Em compostos de matriz de polímero, a adição de grafite pode melhorar significativamente a condutividade elétrica, a condutividade térmica e as propriedades mecânicas do polímero. Por exemplo, a adição de uma quantidade adequada de grafite aos plásticos pode preparar produtos plásticos com propriedades antiestáticas. Isso é amplamente utilizado no campo de embalagens eletrônicas. Além disso, os compostos de matriz polimérica reforçados com grafite também têm boa resistência ao desgaste. E você pode usá-los para fabricar peças resistentes ao desgaste, como selos mecânicos.

Compostos de matriz metálica

Nos compostos de matriz metálica, a adição de grafite pode melhorar o desempenho do metal. Ele pode reduzir a densidade do material e melhorar a resistência ao desgaste e a autolubrificação do material. Tomando como exemplo o material composto de tinta de pedra angular de alumínio, esse material tem o peso leve e o bom desempenho de processamento do alumínio, além da propriedade autolubrificante do grafite. Você pode usá-lo para fabricar pistões de motor e outras peças para melhorar a eficiência de trabalho e a vida útil do motor.

Compostos de carbono/carbono

Compostos de carbono/carbono são compostos com fibra de carbono ou grafite como reforço e carbono ou grafite como matriz. Esse material tem boa resistência ao choque térmico. O grafite em materiais compostos de carbono/carbono atua tanto como fase de reforço quanto como fase de matriz. Ao controlar a estrutura e o conteúdo do grafite, é possível prepará-lo para atender aos diferentes requisitos dos materiais compostos de carbono/carbono. E pode ser amplamente utilizado no campo aeroespacial, como na fabricação de discos de freio de aeronaves.

Compostos de grafeno

Grafeno O grafeno é uma camada atômica única de material bidimensional retirado do grafite, que tem excelentes propriedades mecânicas, elétricas e térmicas. Ao combinar o grafeno com outros materiais, é possível preparar compostos de grafeno de alto desempenho. Por exemplo, ao combiná-lo com borracha, ele pode aumentar significativamente a força e a resistência ao desgaste da borracha.

Compostos de matriz cerâmica

Os materiais cerâmicos tradicionais têm as características de alta dureza e fragilidade. A adição de grafite pode aliviar efetivamente a concentração de estresse dentro da cerâmica e melhorar a resistência do material. Portanto, você pode usar compósitos de matriz cerâmica reforçados com grafite para fabricar revestimentos de fornos de alta temperatura, ferramentas de corte, etc.

Compostos de matriz de vidro

A adição de grafite ao composto de matriz de vidro faz com que ele tenha certa condutividade e autolubrificação. Você pode usar esse material composto para fabricar produtos de vidro especiais, como vidro com funções antiembaçantes e antiestáticas.

Compostos de matriz de borracha

O preenchimento de compostos de matriz de borracha com grafite pode fazer com que eles tenham boa condutividade elétrica e resistência ao desgaste. A adição de grafite à borracha pode preparar produtos de borracha antiestática, como correias transportadoras usadas em minas de carvão. Isso pode efetivamente evitar acidentes de segurança causados por eletricidade estática.

Compostos de matriz de cimento

Em compostos à base de cimento, a adição de grafite pode melhorar a condutividade e as propriedades mecânicas do cimento. Por meio de aquecimento elétrico, ele pode derreter a neve e o gelo na estrada, portanto, pode ser usado para produzir materiais de degelo para estradas

Conclusão

Em resumo, o grafite é um material cristalino em camadas composto de carbono elementar, que é uma substância de componente único e não um material composto. Entretanto, o grafite desempenha um papel fundamental no campo dos materiais compostos. O grafite pode melhorar significativamente as propriedades dos materiais compostos por meio da combinação com outros materiais e criar novos materiais com excelentes propriedades abrangentes. Se precisar comprar materiais de grafite, entre em contato conosco agora.