Propriedades do grafite

Introdução

Por que o grafite é especial? É forte e escorregadio. Movimenta a eletricidade com facilidade. E é resistente à corrosão em altas temperaturas. Você saberá mais sobre as propriedades do grafite aqui. Vamos dar uma olhada mais de perto do ponto de vista do que torna o grafite um material tão perfeito para uso em máquinas. Se você quiser ver como o grafite ajuda os engenheiros, continue lendo.

Entendendo as propriedades físicas do grafite!

O grafite é feito de carbono. As camadas são macias e se movem facilmente. Cada camada é plana. As propriedades do grafite incluem seu peso leve, cerca de 2,26 g/cm³. Você pode estender a mão e tocá-lo e ele é escorregadio. É assim que ele é usado para mover a eletricidade através dele. O grafite também é usado em baterias e lápis.

Além de derreter apenas a 3550°C superquentes, ele também é muito resistente. É esse aspecto especial que o torna bom dentro das máquinas. O grafite é diferente do diamante, mas é bastante útil. O carbono também pode ter diferentes tonalidades; ambos são, mas funcionam de forma diferente.

Propriedades químicas do grafite!

- Alta inércia

Grafite não é fácil de mudar. A maioria dos produtos químicos não muda. Os elétrons presentes nos átomos de carbono do grafite são muito fortes. O grafite é seguro porque os elétrons estão dispostos em camadas e não é corroído por ácido ou base. Por outro lado, você pode usar grafite em fábricas e ele funciona a 3600°C!

É por isso que ele é bom em máquinas grandes. Ele funciona em temperaturas muito altas e você pode confiar nele. Também em reatores nucleares, o grafite é forte. Você verá que ele dura mais do que praticamente qualquer outro material. É por isso que o Carbono Jinsun fabrica eletrodos de grafite que podem continuar funcionando em fábricas sob altas temperaturas por um longo tempo.

- Resistência à oxidação

O grafite é resistente. Não se quebra quando está quente. Abaixo de 600°C, não reage com o oxigênio. Isso significa que é seguro para as fábricas. É usado em fornos (se você estivesse usando-o criando eletrodos).

As propriedades do grafite incluem sua resistência quando as coisas esquentam. Isso ocorre porque o grafite se protege contra a quebra e dura mais tempo. Em fábricas de metal onde o calor é muito alto, é melhor usá-lo. Tudo fica seguro e forte. Tudo fica seguro e forte. A Jinsun Carbon fornece eletrodos de grafite para fábricas de metal que suportam calor extremo com segurança.

- Resistência a ácidos

O grafite é seguro em ácido. Ele não reage quando você o coloca em um ácido forte, como o ácido sulfúrico. Ele é encontrado em baterias ou em fábricas de produtos químicos. Esse material é bom para trabalhar em lugares difíceis.

O grafite dura porque os átomos estão fortemente ligados. As propriedades do grafite significam que ele não se altera, mesmo em ácido. Ele mantém as máquinas em condições de funcionamento. Em muitos dos setores em que é possível quebrar outros materiais, exceto com um ácido forte, ele é usado.

- Resistência a álcalis

No alcalino, o grafite permanece forte. Ele não reage a produtos químicos fortes, como o hidróxido de sódio. É difícil de quebrar. Você precisa que as coisas durem em sua fábrica.

O grafite resiste a produtos químicos que poderiam danificar outros materiais. O grafite é seguro porque os átomos de carbono o mantêm assim. Ele tem alta resistência a álcalis; pode ser usado onde outros materiais não duram muito. Ele funciona quando as coisas dão errado, mas continua funcionando quando dão certo.

- Estabilidade térmica

O grafite é estável ao calor. Ele pode suportar temperaturas de até 3600°C. Ele não derrete. Mas as camadas de carbono permanecem fortes e seguras. Ele pode ser usado em máquinas muito quentes, como escudos térmicos e peças de foguetes.

O calor também é bom no grafite. É por isso que ele é usado em eletrônicos. Ele mantém as máquinas resfriadas. Sua estabilidade térmica é uma das melhores propriedades do grafite. Ele está em muitos lugares de alto calor para que as coisas funcionem melhor. Essas condições extremas? Não há problema, Jinsun Carbon's produtos de grafite excel.

Tabela sobre as propriedades químicas do grafite!

Propriedades mecânicas e resistência do grafite!

- Baixa resistência à tração

O grafite não é forte. É aquele que pode se quebrar com uma força de 20 a 25 MPa. Quando você puxa o grafite, ele se quebra porque não suporta tanta força. Quando esticado, suas camadas de carbono escorregam. Acima de 500 MPa de resistência à tração, as coisas são mais fortes: o aço, por exemplo.

Quando você pensar nas propriedades do grafite, lembre-se de que ele não suporta bem o alongamento. Ele se quebra facilmente se for puxado com muita força. A resistência à tração significa a quantidade de tensão que pode ser aplicada a algo antes que ele se quebre.

- Alta resistência à compressão

Se você pressionar o grafite, ele fica muito forte. Esse material pode exercer até 150 MPa de pressão sobre você. Ele permanece forte se você o pressionar. Mesmo sob muita força, as camadas do grafite são difíceis de esmagar. Ele é resistente porque os átomos hexagonais ajudam a mantê-lo forte quando é pressionado.

Quando pensamos nas propriedades do grafite, vemos que ele é bom para lidar com a pressão. Tanto sua força quanto sua resistência à compressão o tornam um bom candidato para uso em vedações que precisam permanecer firmes.

- Comportamento anisotrópico

A maneira como você empurra faz diferença para o grafite. Ele se quebra facilmente em uma direção. Em outra, é forte contra a compressão. De acordo com os engenheiros, isso é anisotrópico.

Ao separá-las, as camadas de carbono deslizam, mas resistem à pressão. Essas propriedades do grafite o tornam especial para coisas como eletrodos. Ele até mesmo conduz eletricidade melhor de uma forma do que de outra.

- Módulo elástico

O grafite se dobra sob pressão, mas não muito. Seu módulo de elasticidade é de 10-15 GPa. A rigidez é o que o módulo elástico indica. O grafite cede um pouco quando você o pressiona, mas ele se recupera.

Por exemplo, o aço é muito mais rígido com 200 GPa. Ele é mais macio, pois é, mas ainda assim tem boa resistência. Sua elasticidade significa que ele pode se dobrar e voltar a se molhar.

- Resistência à fratura

Se você pressionar o grafite com muita força, ele rachará facilmente. Sua resistência à fratura é de 0,5 a 1,5 MPa-m¹/². Se você não tiver cuidado, empurra o grafite e ele racha rapidamente. Assim que uma rachadura começa, ela se espalha.

O grafite não suporta bem as rachaduras, por isso os engenheiros precisam tratá-lo com cuidado. Ele é bom sob pressão, mas quebra se for puxado ou atingido com muita força. Em termos de resistência à fratura, você sabe o quanto um material pode suportar de perfuração antes de perder sua forma.

Tabela sobre propriedades mecânicas e resistência do grafite!

Condutividade elétrica do grafite!

- Elétrons livres

O grafite tem elétrons livres. Três dos quatro átomos de carbono têm três elétrons que entram em ligações. Um elétron se move livremente. Isso faz com que a eletricidade se mova. Há cerca de 6 x 10¹⁸ elétrons livres em um cm³ de grafite. Eles vão e voltam entre as camadas. É por isso que ele conduz energia.

Isso o torna útil, pois outros tipos de carbono não funcionam tão bem. As propriedades do grafite o tornam diferente do diamante. O grafite pode ser usado em coisas elétricas que se movem rapidamente. Os eletrodos de grafite usados em aço e metalurgia são fabricados pela Jinsun Carbon, que produz eletrodos de grafite de alta qualidade.

- Estrutura em camadas

Há muitas camadas finas de grafite. Os átomos formam um hexágono. Eles deslizam facilmente. Forças fracas, forças de van der Waals, mantêm as camadas. As camadas estão separadas por 3,35 Å.

Isso permite que os elétrons circulem entre as camadas. Cada camada apresenta uma forte ligação de 1,42 Å entre os átomos de carbono. As propriedades do grafite o tornam macio e adequado para muitos usos. Isso o ajuda a construir melhor a eletricidade. As estruturas em camadas são usadas nos eletrodos da Jinsun Carbon para obter o melhor desempenho.

- Alta condutividade

O grafite é um bom condutor de eletricidade. Nele, os elétrons π se movem livremente. Eles formam uma nuvem de elétrons que funciona melhor. A condução é de até 10³ S/m. Ele pode ser encontrado em baterias e em ferramentas elétricas.

De fato, a condução do grafite é melhor do que a da maioria dos não-metais. Os elétrons não se prendem a nenhum átomo, e é assim que funciona. Você pode até ver essa ferramenta cotidiana, como lápis e baterias.

- Condução anisotrópica

No grafite, a eletricidade flui de forma diferente em diferentes direções. Ela é muito rápida ao longo das camadas. Aqui temos uma velocidade de eletricidade de 10⁵ S/m. Ela é mais lenta entre as camadas, onde as ligações são mais fracas.

E é isso que torna o grafite uma coisa boa quando você precisa que a eletricidade seja unidirecional, porque ela só pode fluir em uma direção. Isso é possível graças às camadas. A melhor qualidade de condução anisotrópica para suas necessidades é garantida pela Jinsun Carbon.

- Elétrons Π deslocalizados

Os elétrons π se movem sobre as camadas do grafite. Eles não se prendem a apenas um átomo. De fato, a corrente se move bem através do grafite. Os átomos do grafite têm essa forma chamada sp². Isso significa que há um elétron livre. A eletricidade pode passar facilmente pelas camadas da nitrocelulose.

Propriedades térmicas do grafite!

- Alta condutividade térmica

O motivo pelo qual o grafite é especial é o fato de movimentar o calor muito rapidamente. Ele é capaz de enviar calor de 200 a 800 W/m-K. O calor viaja longe no grafite por causa das camadas. Ele é usado em eletrônicos, onde as coisas podem ficar muito quentes, segundo os engenheiros. Mas, veja bem, alguns tipos de grafite podem chegar a 1.700 W/m-K.

Isso é muito rápido! Essas propriedades são usadas por peças como dissipadores de calor para resfriamento. As propriedades do grafite o tornam excelente para retirar o calor de computadores e lâmpadas.

- Dissipação de calor

O grafite foi feito para se livrar do calor. Em ambientes quentes, ele se resfria muito rapidamente; não retém o calor. Ele é bom para máquinas como computadores.

O grafite pode aceitar 700 W/m-K de calor. Ele permite que o calor se espalhe rapidamente para longe dos locais quentes. Como você pode ver, propriedades como essas do grafite são importantes para evitar o superaquecimento das máquinas. Isso pode ser comprovado por dispositivos como CPUs e LEDs que trabalham muito.

- Resistência à temperatura

Quando você coloca o grafite sob o supercompressor superquente, ele permanece forte. Ele derrete a 3.600°C e resiste a isso. É usado em um ambiente como um forno, ou mesmo em uma nave espacial, onde as coisas ficam muito quentes. É ótimo para trabalhos realmente difíceis, como em um forno ou em um foguete espacial. Ele também não quebra quando esfria, portanto, é bom em muitos lugares.

- Expansão térmica

O grafite não muda muito de forma quando fica quente. Ele quase não cresce, apenas cerca de 1-2 × 10-⁶/°C, e não se dobra ou racha em altas temperaturas. Portanto, ele é ótimo para coisas como computadores etc., que precisam se encaixar com muita precisão, mesmo que fiquem quentes na parte superior.

- Capacidade térmica específica

Não é necessário muito calor para manter o grafite. A capacidade de calor específica é de 720 J/kg.K. Ele precisa ser bombeado com muita energia para ficar quente. O grafite pode ser encontrado em objetos que armazenam calor, como baterias.

É por isso que o grafite é usado em máquinas de energia e metal. Ele armazena calor sem se aquecer tão rapidamente.

Tabela sobre as propriedades térmicas do grafite!

Propriedades estruturais e atômicas do grafite!

- Malha hexagonal

O carbono no grafite é muito pequeno. Eles ficam em um formato hexagonal. Eles são planos como hexágonos de papel. A distância entre eles é de 3,35 Å. As ligações fortes são chamadas de ligações sigma, que mantêm os átomos unidos. Em um microscópio especial, é possível ver esse padrão hexagonal. O grafite é um condutor elétrico por meio de suas camadas.

Esse formato o torna escorregadio. As coisas são feitas de grafite, como lápis e máquinas. Ele é forte e flexível, mas nunca forte e rígido. Esse desenho hexagonal é importante para as propriedades do grafite.

- Forças de Der Waals

O grafite é suave o suficiente para ser tocado. Mas essas camadas podem deslizar devido a forças fracas. Essas forças são chamadas de forças de Van der Waals. É uma cola macia e age como a cola entre as camadas.

As camadas estão separadas por 3,35 Å. Isso significa que essas ligações fracas permitem grafite para atuar como lubrificante. Quando você o esfrega, as camadas se movem. É por isso que as propriedades do grafite o tornam perfeito para lápis. Sua maciez se deve à importância das forças de van der Waals.

- Estrutura em camadas

O grafite é uma pilha de papéis. Os papéis são, na verdade, camadas de átomos de carbono. Eles se organizam em folhas planas. Essas camadas permanecem separadas porque há forças fracas entre elas.

Entretanto, elas deslizam umas sobre as outras. É por isso que o grafite não se quebra facilmente. Ele é capaz de suportar calor de até 3.000°C. Também é útil para fábricas, graças a essas camadas resistentes. As camadas não derretem e até se dobram. As camadas são importantes para a estrutura e os setores em que o grafite é usado.

- Chapas planas de carbono

O grafite é composto de finas camadas planas. Elas são chamadas de folhas de carbono. Elas estão separadas por apenas 3,35 Å; você não consegue vê-las, mas elas estão. É assim que o grafite se torna forte.

Depois de carbonizá-los, eles o tornam um bom condutor de calor e eletricidade. Essas camadas de carbono dão flexibilidade à fabricação do grafite, e as fábricas o utilizam. Essas camadas também são aplicáveis a coisas como baterias. O grafite é especial porque são folhas planas de carbono.

- Hibridização Sp²

Assim como o grafeno, o grafite consiste em átomos de carbono que se ligam em três direções. Os orbitais híbridos Sp² são chamados de ligações. É como se fossem braços de mãos dadas. Há um elétron livre por átomo.

Como um elétron se move, ele pode ajudar a conduzir eletricidade. As camadas são fortes, mas fáceis de deslizar devido a essas ligações. É por isso que o grafite é usado em lápis e máquinas. A resistência e a forma como as camadas se movem são determinadas por esse sistema de ligação.

Aplicações baseadas nas propriedades do grafite!

- Cadinhos

O grafite é forte. Ele pode durar em locais muito quentes. O grafite é usado como material de cadinho. Ele pode suportar até 3.000°C de calor. Nesses cadinhos, é possível derreter ouro e prata. O grafite propriedades do grafite ajudam a tornar os cadinhos resistentes. Eles não quebram na primeira vez que são resfriados.

No entanto, o grafite é prensado em forma a 1.000°C. A densidade desses cadinhos é de 1,7 g/cm³. Mas eles não se expandem muito, com apenas 4,9 x 10-⁶/°C. Portanto, eles duram mais quando usados várias vezes.

- Materiais refratários

O aço é feito de materiais refratários. Esses materiais têm grafite em seu interior. Por exemplo, eles trabalham em locais muito quentes, até 2.500°C. Eles estão em fornos de fabricação de aço.

As propriedades do grafite mantêm os materiais protegidos contra o derretimento do metal. Isso porque o metal fica muito quente. Há grafite 20% em seu interior. Isso é uma ordem de magnitude, um terço de 300 w/m-K. As rachaduras também param no grafite. Isso impede que tudo se abra e enfraqueça as coisas por muito tempo.

- Eletrodos

Forte eletrodos são feitos com a ajuda de grafite. Com 100.000 amperes, por exemplo, esses eletrodos podem conter uma quantidade muito grande de eletricidade. Eles funcionam a 3.000°C ou mais.

O grafite tem as chamadas camadas especiais, que permitem que a eletricidade se mova rapidamente. Sua densidade é de 1,55-1,60 g/cm³ em cada eletrodo. Ele mantém tudo protegido do calor e também as camadas. Em grandes máquinas, usa-se grafite para fazer aço. As coisas podem até ficar superaquecidas e ele continua funcionando.

- Baterias

A energia é armazenada em baterias. O grafite armazena energia com segurança. Ele tem pequenas partes chamadas ânodos, onde a bateria mantém a energia. Elas têm uma capacidade de energia de 372 mAh/g.

Apenas 1% (de grafite) cresce durante o carregamento. O problema com o grafite é que ele derrete apenas a 3.550°C, mas é muito forte. Somente esses minúsculos pedaços de grafite, com tamanho de 10 a 25 mícrons. Eles impedem que a energia flua suavemente na bateria.

- Selos mecânicos

Os selos mecânicos impedem vazamentos. Os selos de grafite são resistentes e não se desgastam, por isso são usados. Mesmo a uma temperatura de até 2.500°C, eles podem fazer seu trabalho. É duro, 2,2 g/cm³, uma vedação contra produtos químicos. A vedação é escorregadia, feita de grafite, de modo que não requer óleo. Isso mantém a máquina funcionando por muito tempo sem que ela caia.

Conclusão

O grafite é útil. Mesmo sob calor, ele permanece forte. As propriedades do grafite o ajudam a trabalhar em máquinas. Ele está presente em baterias e outras coisas. Saiba mais sobre as informações do grafite! Na verdade, saiba mais em JINSUNCARBON agora mesmo.