Какого цвета графит?

В жизни и промышленности графит чрезвычайно распространен и важен, от грифелей карандашей до аэрокосмических полей. Когда речь заходит о цвете графита, большинство из нас думает, что он черный. На самом деле на его цвет влияет множество факторов, и он имеет уникальное значение в разных сценах.

Натуральный цвет графита

По сути, чистый графит выглядит темно-серым, близким к черному. Это определяется его внутренней атомной структурой и распределением электронного облака. Графит имеет типичную слоистую кристаллическую структуру, в которой атомы углерода ковалентно связаны между собой, а слои скреплены слабыми ван-дер-ваальсовыми силами. Благодаря такой структуре атомы углерода имеют особое распределение электронов, и электроны могут относительно свободно перемещаться внутри слоя. Когда свет попадает на поверхность графита, большая часть видимого света поглощается. И только небольшое количество света отражается обратно, что придает графиту вид от темно-серого до черного.

В природе, после простой добычи и предварительной очистки графитовой руды, графитовое сырье, которое мы видим, в основном имеет этот типичный темно-серый цвет. У него однородный цвет, тонкая текстура и ощущение жирности при прикосновении. Это также является важной особенностью графита, указывающей на его особую слоистую структуру.

Факторы, влияющие на цвет графита

Влияние примесей

Графит легко смешивается с примесями во время добычи, обработки и применения, а затем меняет цвет. Как и металлическая примесь железо, его атомная электронная структура отличается от атомной структуры атомов углерода. И он обладает уникальным поглощением определенных длин волн света. При увеличении содержания железа графит приобретает коричневый или темно-коричневый цвет. Потому что железо мешает графиту поглощать и отражать свет.

Органические примеси также оказывают влияние. Они образуют пленки или включения внутри и снаружи графита, в результате чего цвет графита становится темным, с другими оттенками. Например, при наличии в нем следов гумуса графит приобретает слегка сероватый темно-коричневый цвет. Это результат собственного цвета органических примесей и их взаимодействия с графитом. Примеси изменяют оптические свойства графита и в конечном итоге меняют его цвет.

Влияние метода обработки

Метод обработки оказывает заметное влияние на цвет графита. При измельчении графит превращается в мелкий порошок, и его цвет становится темнее. Поскольку удельная площадь поверхности порошка велика, свет многократно рассеивается и поглощается между частицами. И отраженный свет становится меньше. Например, при производстве грифеля для карандашей цвет измельченного графитовый порошок темнее исходного сырья. На нем легко остаются черные следы.

Высокая температура может регулировать внутреннюю структуру графита, удалять примеси или запускать химические реакции, делая цвет более чистым. Однако если температура слишком высока, а время слишком велико, графит окисляется. На поверхности образуется оксидная пленка, цвет становится серовато-черным или даже серовато-белым. Различные методы обработки позволяют добиться изменения цвета, меняя состояние графита и регулируя его воздействие на свет.

Изменения микроструктуры влияют на

Изменение микроструктуры графита также приводит к изменению цвета. Когда слоистая структура искажается или деформируется под действием внешних сил или изменяется расстояние между слоями, цвет будет меняться. Например, получение меньшего количества слоев графена путем механической зачистки. Из-за уменьшения количества слоев и изменения микроструктуры на конкретной подложке появятся интерференционные цвета, такие как синий и зеленый. Это вызвано интерференцией света в многослойной пленочной структуре.

Химическая интеркаляция также может изменять микроструктуру и цвет. Атомы калия встраиваются между слоями графита, образуя интеркаляционные соединения, которые приобретают бронзовый или золотистый цвет. Поскольку интеркаляционные атомы изменяют электронную и полосовую структуру графита, они влияют на характеристики поглощения и излучения света. Это существенно меняет взаимодействие между графитом и светом и позволяет добиться изменения цвета.

Воплощение и значение цвета графита в различных областях применения

Производство карандашей

При производстве карандашей цвет графита является ключевым показателем эффективности. Грифель карандаша изготавливается из графита, смешанного с глиной, соотношение которых определяет твердость и цвет. Графит более темного цвета, следы письма очевидны, как у карандаша 2B, подходит для рисования карт, эскизов. Глина более твердая, цвет светлый, пропорция карандаша HB умеренная, подходит для ежедневного письма. Для удовлетворения различных потребностей людей в письме и рисовании.

Аккумуляторное поле

В области аккумуляторов цвет графита может отражать качество работы. Обычно графит используется в качестве материала отрицательного электрода для литий-ионных батарей. А высококачественный графитовый отрицательный электрод имеет равномерный черный цвет, что свидетельствует о высокой кристалличности, меньшем количестве примесей и стабильной структуре. Это благоприятствует внедрению и удалению ионов лития, обеспечивая эффективность зарядки и разрядки батареи и срок службы. Если цвет серый или неравномерный, это может означать наличие примесей, структурных дефектов и других проблем, приводящих к ухудшению характеристик батареи.

Покрытие материала

При использовании графита в качестве материала покрытиеЦвет имеет большое значение. В антикоррозийном покрытии графитовое покрытие может быть антикоррозийным, а черный цвет также имеет декоративный эффект. В аэрокосмической области цвет графитового матричного композитного покрытия связан с красотой и тепловым излучением. А черное покрытие может эффективно регулировать температуру поверхности самолета. Таким образом, он может стабильно работать в экстремальных условиях.

Цвет специальных графитовых материалов

Нанографит

Нанометровый графит обозначает размер нанометрового порядка графитовых материалов. Его цветовые характеристики отличаются от традиционного графита. Это обусловлено влиянием квантового эффекта размера и поверхностного эффекта, нанографит обычно имеет коричнево-черный или темно-коричневый цвет в растворе. Он явно отличается от темно-серого или черного цвета объемного графита. Это связано с тем, что размер наноразмерных частиц графита близок к длине волны видимого света. И свет сильно рассеивается и поглощается на поверхности наночастицы, что приводит к изменению ее цвета. Кроме того, поверхность нанографита обычно сопровождается некоторыми активными группами. Это также влияет на его поглощение и отражение света, дополнительно изменяя его цвет.

Модифицированный графит

Модифицированный графит - это материал, полученный путем модификации графита физическими или химическими методами, и его цвета также разнообразны. Например, при модификации графита путем поверхностного окисления на его поверхности появляется большое количество кислородсодержащих функциональных групп. Это делает его более светлым по цвету, который может казаться серовато-черным или светло-серым. Цвет модифицированного графита, нанесенного на поверхность графита методом электролитического осаждения и другими способами, зависит от осаждаемого материала. Если на поверхность графита наносится серебро, то модифицированный графит приобретает серебристо-серый цвет. Это изменение цвета не только обогащает внешний вид графитового материала, но и придает ему новые свойства. Таким образом, расширяется спектр его применения в электронике, оптике и других областях.

Заключение

Цвет графита не является единым, естественный цвет - темно-серый и почти черный. Но на него влияют примеси, методы обработки, микроструктура и другие факторы. В различных областях его цвет связан со свойствами материала и практическим значением. А специальные графитовые материалы также демонстрируют уникальные цветовые характеристики.