Qual é a cor do grafite?

Na vida e na indústria, o grafite é extremamente comum e importante, desde as pontas de lápis até os campos aeroespaciais têm sua figura. Quando se trata da cor do grafite, a maioria de nós pensa que ele é preto. Na verdade, sua cor é afetada por uma variedade de fatores e tem um significado único em diferentes cenários.

A cor natural do grafite

Em essência, o grafite puro parece cinza escuro, próximo ao preto. Isso é determinado por sua estrutura atômica interna e pela distribuição da nuvem de elétrons. O grafite tem uma estrutura típica de cristal em camadas, na qual os átomos de carbono são ligados covalentemente e as camadas são ligadas por forças fracas de van der Waals. Essa estrutura faz com que os átomos de carbono tenham uma distribuição especial de elétrons, e os elétrons podem se mover com relativa liberdade dentro da camada. Quando a luz atinge a superfície do grafite, a maior parte da luz visível é absorvida. E apenas uma pequena quantidade de luz é refletida de volta, o que dá ao grafite uma aparência de cinza escuro a preto.

Na natureza, após a mineração simples e a purificação preliminar do minério de grafite, as matérias-primas de grafite que vemos apresentam basicamente esse cinza escuro típico. Tem cor uniforme, textura fina e sensação gordurosa quando tocada. Essa também é uma característica importante do grafite, indicando ainda mais sua estrutura especial em camadas.

Os fatores que afetam a cor do grafite

Influência das impurezas

O grafite é facilmente misturado com impurezas durante a mineração, o processamento e a aplicação, e depois muda de cor. Como a impureza metálica ferro, sua estrutura eletrônica atômica é diferente da dos átomos de carbono. E tem uma absorção exclusiva de comprimentos de onda específicos de luz. À medida que o teor de ferro aumenta, o grafite fica marrom ou marrom escuro. Isso ocorre porque o ferro interfere na absorção e reflexão originais da luz do grafite.

As impurezas orgânicas também têm um impacto. Elas formam filmes ou inclusões dentro e fora do grafite, resultando na cor escura do grafite, com outros tons. Por exemplo, quando contém traços de húmus, o grafite é levemente acinzentado e marrom escuro. Esse é o resultado da própria cor das impurezas orgânicas e da interação com o grafite. As impurezas alteram as propriedades ópticas do grafite e, por fim, mudam sua cor.

Influência do método de processamento

O método de processamento tem um efeito importante na cor do grafite. Ao ser moído, o grafite se transforma em um pó fino e a cor fica mais escura. Como a área de superfície específica do pó é grande, a luz é espalhada e absorvida muitas vezes entre as partículas. E a luz refletida é menor. Por exemplo, na produção de grafite para lápis, a cor do pó é mais escura. pó de grafite é mais escuro do que a matéria-prima original. É fácil deixar marcas pretas.

A alta temperatura pode regular a estrutura interna do grafite, remover impurezas ou desencadear reações químicas, tornando a cor mais pura. Entretanto, se a temperatura for muito alta e o tempo for muito longo, o grafite será oxidado. A película de óxido será gerada na superfície e a cor se tornará preta acinzentada ou até mesmo branca acinzentada. Diferentes métodos de processamento conseguem mudar a cor alterando o estado do grafite e ajustando seu efeito na luz.

As mudanças na microestrutura afetam

A mudança da microestrutura do grafite também altera a cor. Quando a estrutura em camadas é distorcida ou deformada por forças externas ou quando o espaçamento entre as camadas muda, a cor se altera. Por exemplo, a preparação de menos camadas de grafeno por decapagem mecânica. Devido à redução do número de camadas e à alteração da microestrutura, a cor de interferência, como azul e verde, aparecerá no substrato específico. Isso é causado pela interferência da luz na estrutura do filme de várias camadas.

Intercalação química também pode alterar a microestrutura e a cor. Os átomos de potássio são inseridos entre as camadas de grafite para formar compostos de intercalação, que se tornam bronze ou dourados. Como os átomos de intercalação alteram a estrutura de elétrons e bandas do grafite, eles afetam as características de absorção e emissão de luz. Essencialmente, eles alteram a interação entre o grafite e a luz, e conseguem mudar a cor.

A incorporação e o significado da cor do grafite em diferentes aplicações

Fabricação de lápis

Na fabricação de lápis, a cor do grafite é um indicador-chave de desempenho. A grafite é feita de grafite misturado com argila, cuja proporção determina a dureza e a cor. O grafite tem cor mais escura, as marcas de escrita são óbvias, como o lápis 2B, adequado para pintar cartões e fazer esboços. Mais dureza da argila, cor clara, a proporção do lápis HB é moderada, adequada para a escrita diária. Para atender às diferentes necessidades de escrita e pintura das pessoas.

Campo da bateria

No campo das baterias, a cor do grafite pode refletir a qualidade do desempenho. É comum usar o grafite como material de eletrodo negativo para baterias de íon-lítio. E o eletrodo negativo de grafite de alta qualidade é uniformemente preto, indicando alta cristalinidade, menos impurezas e estrutura estável. Isso favorece a incorporação e a remoção de íons de lítio, garantindo a eficiência de carga e descarga da bateria e a vida útil do ciclo. Se a cor for cinza ou irregular, pode haver impurezas, defeitos estruturais e outros problemas, resultando em um desempenho ruim da bateria.

Revestimento do material

Ao usar grafite como material revestimentoA cor é importante. No revestimento anticorrosivo, o revestimento de grafite pode ser anticorrosivo, e a aparência preta também tem um efeito decorativo. No campo aeroespacial, a cor do revestimento composto de matriz de grafite está relacionada à beleza e ao desempenho da radiação térmica. E o revestimento preto pode ajustar efetivamente a temperatura da superfície da aeronave. Assim, ela pode operar de forma estável em ambientes extremos.

Cor de materiais especiais de grafite

Nano grafite

O grafite nanométrico refere-se ao tamanho da ordem nanométrica dos materiais de grafite. Seu desempenho de cor é diferente do grafite tradicional. Devido à influência do efeito de tamanho quântico e do efeito de superfície, nano grafite geralmente apresenta-se preto amarronzado ou marrom escuro em solução. É obviamente diferente do cinza escuro ou preto do grafite em massa. Isso ocorre porque o tamanho da partícula de grafite em nanoescala é próximo ao comprimento de onda da luz visível. E a luz é fortemente espalhada e absorvida na superfície da nanopartícula, resultando em uma mudança de cor. Além disso, a superfície do nano grafite geralmente é acompanhada por alguns grupos ativos. Isso também afeta sua absorção e reflexão de luz, alterando ainda mais sua cor.

Grafite modificado

O grafite modificado é um material obtido pela modificação do grafite por meio de métodos físicos ou químicos, e suas cores são igualmente diversas. Por exemplo, quando o grafite é modificado pela oxidação da superfície, um grande número de grupos funcionais contendo oxigênio é introduzido na superfície. Isso torna a cor mais clara, que pode parecer preto acinzentado ou cinza claro. A cor do grafite modificado depositado na superfície do grafite por galvanização sem eletrodos e outros métodos depende do material depositado. Se a prata for depositada na superfície do grafite, o grafite modificado apresentará um cinza prateado. Essa mudança de cor não apenas enriquece a aparência do material de grafite, mas também lhe confere novas propriedades. Assim, ele tem uma gama maior de aplicações em eletrônica, óptica e outros campos.

Conclusão

A cor do grafite não é única, a cor natural é cinza escuro e quase preto. Mas ela é afetada por impurezas, métodos de processamento, microestrutura e outros fatores. Em diferentes campos, sua cor está associada às propriedades do material e à importância prática. Além disso, materiais especiais de grafite também apresentam características de cor exclusivas.