Para que são usados os blocos de grafite?

No campo da ciência dos materiais, os blocos de grafite se tornaram materiais essenciais para a produção industrial e a inovação tecnológica. Ele tem propriedades físicas e químicas exclusivas, como alto ponto de fusão, excelente condutividade elétrica e térmica, baixo coeficiente de atrito e estabilidade química. Isso permite que ele se adapte a condições extremas de trabalho. De fornos de alta temperatura a chips semicondutores, de energia limpa ao setor aeroespacial, blocos de grafite são amplamente utilizados.

Campo de manufatura industrial

Indústria metalúrgica

Vedação da fornalha

Durante o processo de produção metalúrgica, o interior do forno é frequentemente exposto a um ambiente de alta temperatura acima de 1.500°C e a gases altamente corrosivos. O bloco de grafite tem excelente resistência a altas temperaturas e estabilidade química, por isso é o material ideal para a vedação de fornos. Ele pode ser processado como junta de vedação ou anel de vedação, o que bloqueia efetivamente o vazamento de gases de alta temperatura. Ele também pode resistir à erosão de gases corrosivos, como sulfetos e óxidos, dentro do forno. Assim, melhora significativamente a eficiência térmica do forno e reduz o desperdício de energia.

Elemento de aquecimento

O bloco de grafite tem alta condutividade elétrica e baixo coeficiente de expansão térmica, o que o torna o material principal para elementos de aquecimento metalúrgico. Em equipamentos como fornos elétricos a arco e fornos de indução, ele pode ser usado como elemento de aquecimento. Ele pode converter energia elétrica em energia térmica de alta temperatura em um instante e atender às condições extremas de temperatura exigidas para a fundição de metais. Os eletrodos de grafite podem manter a estabilidade estrutural em temperaturas acima de 2.000°C. Em comparação com os elementos de aquecimento de metal tradicionais, sua vida útil é prolongada de 3 a 5 vezes. Isso reduz significativamente os custos de manutenção do equipamento e o tempo de inatividade.

Metalurgia do pó

Sua propriedade autolubrificante faz com que o bloco de grafite seja usado principalmente na fabricação de moldes e nos processos de prensagem. Ele pode reduzir significativamente o atrito durante o processo de prensagem do pó, o que torna a distribuição do pó mais uniforme. Além disso, evita defeitos no produto causados pela adesão entre o molde e o material. Além disso, sua resistência a altas temperaturas garante a manutenção da precisão dimensional durante os processos de sinterização acima de 1.000 ℃. Assim, ele pode ser usado para facilitar a produção de componentes de metalurgia do pó de alta precisão e formato complexo. Por exemplo, rolamentos impregnados de óleo para motores automotivos e ferramentas de corte de liga dura.

Processamento mecânico

Molde

Os blocos de grafite desempenham um papel importante nos campos de moldes de injeção e moldes de fundição sob pressão. Em comparação com os moldes de metal, sua densidade é de apenas 1/3 a 1/5 da densidade dos moldes de metal. Portanto, reduz significativamente o peso dos moldes e diminui a carga e o consumo de energia do equipamento. E sua alta condutividade térmica pode aumentar a taxa de resfriamento do molde de 30% para 50%, o que reduz significativamente o ciclo de formação do produto.

Elementos de aquecimento

No processo de tratamento térmico do processamento mecânico, você pode usar blocos de grafite para processar elementos de aquecimento de grafite. Isso porque ele pode controlar a temperatura com precisão, elementos de aquecimento de grafite pode realizar o recozimento, a têmpera e outros tratamentos de processo em materiais metálicos. Além disso, garante que os materiais obtenham propriedades mecânicas ideais. Ele pode controlar o erro de uniformidade da temperatura dentro de ±2°C, muito superior aos elementos tradicionais de aquecimento por fio de resistência. Portanto, ele oferece uma garantia estável para o processamento de peças mecânicas de precisão.

EDM

Também é possível usar blocos de grafite como materiais de eletrodo na usinagem por descarga elétrica (EDM). Os eletrodos de grafite têm as características de peso leve, velocidade de processamento rápida e baixa taxa de perda, que é apenas 1/3 da dos eletrodos de cobre. E a aplicação de eletrodos de grafite permite que a precisão do processamento atinja o nível de micrômetro. Portanto, eles são especialmente adequados para o processamento de cavidades complexas. Por exemplo, no processamento de lâminas de motores aeronáuticos, peças de precisão de dispositivos médicos, etc.

Áreas relacionadas à energia

Reator nuclear

Nos reatores nucleares, os blocos de grafite desempenham um papel fundamental. Como material moderador e de camada reflexiva em reatores nucleares, o grafite pode reduzir a velocidade dos nêutrons, tornando-os mais facilmente absorvidos pelo combustível nuclear e, assim, mantendo o progresso estável das reações nucleares. A estabilidade química e a resistência a altas temperaturas do grafite permitem que ele funcione de forma confiável por um longo período no ambiente de alta temperatura e forte radiação dos reatores nucleares. Enquanto isso, suas excelentes propriedades mecânicas asseguram a estabilidade da estrutura do reator, o que é de grande importância para garantir a operação segura dos reatores nucleares.

Fabricação de baterias

O bloco de grafite é um componente importante dos materiais anódicos para baterias de íons de lítio. Sua estrutura em camadas faz com que ele possa fornecer canais para a intercalação e desintercalação de íons de lítio. Portanto, ele tem uma alta capacidade específica e boa estabilidade de ciclo. Usá-lo como material de eletrodo negativo proporciona às baterias de íon-lítio as vantagens de alta densidade de energia, velocidade rápida de carga e descarga e longa vida útil. Ele pode ser amplamente utilizado em veículos elétricos, telefones celulares, laptops e outros campos.

Campo de eletrônicos e semicondutores

Dissipação de calor de dispositivos eletrônicos

Os blocos de grafite têm excelente condutividade térmica e, por isso, podem ser usados para fazer dissipadores de calor ou substratos. Eles podem transferir calor com eficiência e reduzir a temperatura dos componentes. Além disso, o grafite é mais leve e flexível, o que é melhor do que os materiais de dissipação de calor de metal. Além disso, ele atende às necessidades de desenvolvimento da miniaturização e da espessura dos dispositivos eletrônicos e garante a operação estável do equipamento.

Fabricação de semicondutores

Na fabricação de semicondutores, os blocos de grafite são usados para fabricar vários componentes. Devido à resistência a altas temperaturas e à estabilidade química, ele pode reter matérias-primas de silício e evitar a contaminação, garantindo a qualidade dos wafers. Além disso, também pode ser usado na fabricação de elementos de aquecimento, acessórios, etc. Ele pode fornecer suporte estável para processos de semicondutores e melhorar a qualidade do produto e a eficiência da produção.

Outros campos

Materiais de lubrificação

Com sua excelente lubricidade, o bloco de grafite é transformado em lubrificantes sólidos, graxas, óleos lubrificantes, etc., que são amplamente utilizados em equipamentos mecânicos. Mesmo sob condições especiais de trabalho, como alta temperatura, alta pressão e alto vácuo, ele pode reduzir significativamente o atrito e o desgaste entre os componentes mecânicos. Além disso, pode aumentar a vida útil do equipamento e melhorar a eficiência operacional. Portanto, é um material lubrificante ideal em ambientes especiais.

Área aeroespacial

É possível usar blocos de grafite como materiais leves e resistentes a altas temperaturas no setor aeroespacial. O material composto à base de grafite no revestimento da garganta do bocal do motor do foguete pode suportar gás de alta temperatura acima de 3.000 ℃. O filme flexível de dissipação de calor de grafite do painel solar do satélite pode se adaptar a diferenças extremas de temperatura que variam de -200°C a 150°C. E pode garantir a operação estável do equipamento.

Engenharia Química e Proteção Ambiental

Devido à forte estabilidade química, você pode usar blocos de grafite para fabricar vasos de reação e tubulações resistentes à corrosão. Em termos de proteção ambiental, o grafite pode purificar o esgoto e adsorver poluentes na água com sua grande área de superfície específica e propriedade de adsorção. Além disso, ele também tem um grande potencial na purificação de gás, nos suportes de catalisadores e em outros aspectos. Portanto, ele contribuirá para o desenvolvimento dos setores químico e de proteção ambiental.

Conclusão

Devido às suas propriedades físicas e químicas exclusivas, os blocos de grafite desempenham um papel importante em vários campos. Eles podem ser usados como materiais estruturais ou funcionais, e promovem fortemente o desenvolvimento do setor. Com o avanço da tecnologia, espera-se que sejam alcançados avanços em campos emergentes, como a computação quântica e a biomedicina.