Является ли графит композитным материалом?

Графит часто используется в качестве армирующей фазы при получении композиционных материалов и имеет широкий спектр применения. Однако вопрос о том, является ли графит композитным материалом, часто вызывает споры. Основываясь на определении материаловедения, мы рассмотрим состав и структуру графита в этой статье. И проясним существенную разницу между графитом и композитными материалами.

Анализ композитных материалов

Определение Объяснение

В строгом смысле слова композитные материалы состоят из двух или более материалов с разными свойствами. С помощью физических или химических методов они образуют материалы с новыми свойствами на макро- (микро-) уровне. В композите эти составляющие материалы сохраняют свою относительную независимость. При этом они взаимодействуют друг с другом, придавая композиту свойства, которыми не может обладать отдельный материал. Например, пластики, армированные стекловолокном. Стекловолокно обеспечивает высокую прочность и жесткость, а пластик придает материалу хорошую форму и химическую стойкость. В совокупности они создают композитный материал с отличными эксплуатационными характеристиками.

Основные характеристики

Во-первых, композитный материал поддается проектированию. Вы можете выбрать различные композиционные материалы и композиционные методы в соответствии с различными требованиями к использованию. Тогда вы сможете точно контролировать характеристики композитных материалов. Во-вторых, композиты, как правило, работают лучше, чем простое наложение составляющих их материалов, что называется "синергией". Кроме того, между компонентами композитного материала существует очевидная граница раздела. И свойства границы раздела оказывают решающее влияние на общие свойства композитного материала.

Исследование природы графита

Образование графита

Натуральный графит

Он образуется в результате метаморфизма органического вещества после длительного геологического времени и существует в метаморфических породах. По кристаллической форме он делится на кристаллический и криптокристаллический графит. Первый обладает хорошей электропроводностью и смазывающей способностью, а второй - большой удельной поверхностью.

Искусственный графит

Его получают из нефтяного кокса и другого углеродсодержащего сырья путем высокотемпературной графитизации. Вы можете точно контролировать его производительность, регулируя сырье, температуру и время, и широко использовать его в современной промышленности.

Микроструктура графита

Он имеет слоистую структуру, атомы углерода в слое образуют гексагональную сеть с ковалентными связями, а слои соединены силами Ван-дер-Ваальса. Поэтому он обладает хорошей электропроводностью, теплопроводностью и смазывающей способностью в направлении плоскости.

Эксплуатационные характеристики графита

Он обладает отличной электро- и теплопроводностью, что является идеальным материалом для электродов и теплоотводов. Кроме того, его хорошая химическая стабильность и самосмазывание позволяют снизить трение и износ механических деталей.

Применение графита в композитных материалах

Полимерные матричные композиты

В композитах с полимерной матрицей добавление графита может значительно улучшить электропроводность, теплопроводность и механические свойства полимера. Например, добавление соответствующего количества графита в пластик позволяет получить пластиковые изделия с антистатическими свойствами. Это широко используется в области электронной упаковки. Кроме того, армированные графитом полимерные матричные композиты обладают хорошей износостойкостью. Их можно использовать для производства износостойких деталей, например, механических уплотнений.

Металломатричные композиты

В металломатричных композитах добавление графита позволяет улучшить характеристики металла. Он может уменьшить плотность материала, повысить износостойкость и самосмазываемость материала. Если взять в качестве примера композитный материал из алюминиевого уголка, то этот материал обладает легким весом и хорошими технологическими характеристиками алюминия, а также самосмазывающимся свойством графита. Вы можете использовать его для производства поршней двигателей и других деталей, чтобы повысить эффективность работы и срок службы двигателя.

Углерод/углеродные композиты

Углерод/углеродные композиты представляют собой композиты с углеродным или графитовым волокном в качестве арматуры и углеродным или графитовым волокном в качестве матрицы. Этот материал обладает хорошей стойкостью к тепловым ударам. Графит в углерод/углеродных композиционных материалах выступает как в качестве армирующей фазы, так и в качестве матричной фазы. Контролируя структуру и содержание графита, вы можете подготовить его для удовлетворения различных требований к углеродным/углеродным композиционным материалам. И вы можете широко использовать его в аэрокосмической области, например, при производстве тормозных дисков для самолетов.

Графеновые композиты

Графен это одноатомный слой двумерного материала, извлеченного из графита, который обладает превосходными механическими, электрическими и тепловыми свойствами. Комбинируя графен с другими материалами, можно получить высокоэффективные графеновые композиты. Например, при соединении с резиной он может значительно повысить прочность и износостойкость резины.

Керамические матричные композиты

Традиционные керамические материалы обладают такими характеристиками, как высокая твердость и хрупкость. Добавление графита может эффективно ослабить концентрацию напряжений внутри керамики и повысить прочность материала. Поэтому керамические матричные композиты, армированные графитом, можно использовать для изготовления футеровки высокотемпературных печей, режущих инструментов и т.д.

Стекломатричные композиты

Добавление графита в стекломатричный композит придает ему определенную электропроводность и самосмазываемость. Из этого композитного материала можно изготавливать специальные стеклянные изделия, например, стекла с антизапотевающими и антистатическими свойствами.

Резиновые матричные композиты

Наполнение резиновых матричных композитов графитом позволяет придать им хорошую электропроводность и износостойкость. Добавление графита в резину позволяет получить антистатические резиновые изделия, например, конвейерные ленты, используемые в угольных шахтах. Это может эффективно предотвратить несчастные случаи, вызванные статическим электричеством.

Цементно-матричные композиты

В композитах на основе цемента добавление графита позволяет улучшить электропроводность и механические свойства цемента. Благодаря электрическому нагреву он может растопить снег и лед на дороге, поэтому его можно использовать для изготовления противогололедных материалов.

Заключение

Итак, графит - это слоистый кристаллический материал, состоящий из элементарного углерода, который является однокомпонентным, а не композитным веществом. Однако графит играет важную роль в области композитных материалов. Графит может значительно улучшить свойства композитных материалов, соединяясь с другими материалами, и создать новые материалы с превосходными комплексными свойствами. Если вам нужно купить графитовые материалы, свяжитесь с нами прямо сейчас.