Qual é a densidade do grafite?

O grafite é muito importante na produção industrial e na vida cotidiana. Diferentes tipos de grafite têm diferentes densidades, e é importante entender os fatores que influenciam a densidade do grafite, os métodos de medição, etc., pois ele tem uma importância significativa na produção industrial.

Qual é a densidade de vários tipos de grafite?

Grafite natural

- Grafite em flocos: geralmente em torno de 2,09 - 2,23 g/cm³.

- Grafite terroso (grafite microcristalino): geralmente em torno de 2,0 - 2,2 g/cm³.

Grafite artificial

– Grafite de pressão isostáticaGrafite isostático: alta densidade, atingindo cerca de 1,7 - 1,9g/cm³. Devido às suas características isotrópicas, o grafite isostático pode atingir um alto nível após o tratamento especial do processo, o que ajuda a melhorar suas propriedades, como resistência, condutividade elétrica e condutividade térmica.

– Grafite moldado: normalmente variam entre 1,6 e 1,85 g/cm³. Sua densidade é afetada por fatores como pressão de moldagem, matérias-primas e aglutinantes, e as densidades nessa faixa podem atender aos requisitos básicos de vários cenários de aplicação, como selos mecânicos e eletrodos.

– Grafite extrudado:  em torno de 1,5 a 1,7 g/cm³. No processo de extrusão, a disposição das partículas e o grau de compactação da matéria-prima afetarão a densidade final. Grafite extrudado nessa faixa de densidade apresenta bom desempenho em aplicações como materiais de eletrodos e escovas.

Fatores que afetam a densidade

1. matérias-primas:

A natureza da matéria-prima do grafite pode influenciar as densidades dos produtos finais. Por exemplo, o tamanho da partícula, a forma, a pureza etc. da matéria-prima afetarão a densidade aparente e a cristalinidade do grafite.

2. métodos de moldagem:

Diferentes métodos de moldagem, como moldagem, extrusão, prensagem isostática, etc., terão um impacto. Por exemplo, a moldagem por compressão isostática pode atingir densidades mais altas de produtos de grafite porque o método permite que a pressão seja aplicada uniformemente ao material de grafite, reduzindo assim a porosidade interna.

3. temperatura e tempo de sinterização:

Durante o processo de sinterização, o controle da temperatura e do tempo tem um impacto importante. A temperatura de sinterização mais alta e o tempo de retenção adequado podem promover a cristalização e a fusão das partículas de grafite, reduzir a porosidade e, assim, aumentar as densidades.

4. porosidade:

A porosidade do grafite afeta diretamente sua densidade. Quanto maior a porosidade, menor a densidade. A formação de poros pode estar relacionada a fatores como as características da matéria-prima, a descarga de gases durante a preparação e o encolhimento durante a sinterização.

5. teor de impurezas:

Se o grafite contiver mais impurezas, isso afetará a integridade e a compactação de sua estrutura cristalina, resultando em uma diminuição da densidade.

6. grau de grafitização:

Quanto maior o grau de grafitização, mais completa será a estrutura cristalina do grafite, e a densidade aumentará de acordo.

Métodos para medir a densidade do grafite

1. Princípio de Arquimedes (método de drenagem).

De acordo com o princípio de Arquimedes, a força de empuxo experimentada por um objeto em um líquido é igual ao peso que ele desloca do líquido. Ao medir o peso do grafite no ar e seu peso na água (flutuabilidade), o volume do grafite pode ser calculado. Em seguida, combinado com sua massa, o resultado é obtido.

2. Método do picnômetro

Medindo a massa de um volume conhecido de picnômetro quando ele é preenchido com um líquido (como água) e a massa restante depois que o líquido transborda após o preenchimento do líquido, o volume da amostra de grafite pode ser calculado, assim como a densidade.

3. Método de medição direta (para amostras de grafite com formato regular)

Para amostras de grafite com formas regulares (por exemplo, cubos, cuboides, cilindros etc.), o tamanho pode ser medido diretamente e o volume pode ser calculado. Em seguida, a densidade pode ser calculada em combinação com a massa.

Comparação da densidade do grafite com o mesmo tipo de material de carbono

Carvão ativado VS Grafite

O carvão ativado é um material de carbono com uma estrutura altamente porosa. Devido ao seu grande número de estruturas de poros, a densidade do carvão ativado é relativamente baixa, geralmente em torno de 0,5 a 0,9 g/cm³. Em contrapartida, o grafite é muito mais denso do que o carvão ativado.

Diamante VS Grafite

Em temperatura e pressão ambiente, a densidade do diamante é de aproximadamente 3,5 a 3,53 g/cm³. Portanto, a densidade do diamante é maior do que a do grafite.

Fibra de carbono VS grafite

A densidade da fibra de carbono geralmente está entre 1,7 e 2,2 g/cm³, mas sua densidade varia de acordo com o tipo de fibra e o processo de preparação. Portanto, o grafite se sobrepõe parcialmente à fibra de carbono na faixa de densidade.

Nanotubos de carbono VS grafite

Os nanotubos de carbono são um material tubular de carbono, e sua densidade depende de fatores como o diâmetro do tubo, a espessura da parede do tubo etc. A densidade dos nanotubos de carbono de parede simples é de cerca de 1,3 a 1,4 g/cm³. O grafite é mais denso do que os nanotubos de carbono.

A importância da densidade do grafite na produção industrial

Avaliação de desempenho: A densidade do grafite está intimamente relacionada às suas propriedades físicas. Uma densidade maior geralmente significa melhor resistência mecânica e resistência ao desgaste, elétrica condutividade, etc. Ao medir a densidade do grafite, seu desempenho em uma aplicação específica pode ser avaliado preliminarmente, fornecendo uma base para a seleção do material de grafite correto.

Controle de qualidade: No processo de produção de produtos de grafite, a densidade é um importante indicador de qualidade. Ao controlar os parâmetros do processo de produção para garantir que o produto de grafite atinja a faixa de densidade esperada, a estabilidade e a consistência da qualidade do produto podem ser garantidas. Produtos com densidades insatisfatórias podem afetar seu desempenho e longevidade em serviço.

Conclusão

Em resumo, a densidade do grafite é um determinante crucial de suas propriedades mecânicas e, consequentemente, de suas aplicações industriais. Com a expansão de suas possíveis aplicações em vários setores, sua proeminência no cenário industrial continua a crescer.