Doğal Grafit ve Sentetik Grafit: Derinlemesine Bir Karşılaştırma

Grafit, enerji, yağlayıcılar, elektronik ve daha fazlası gibi çeşitli endüstrilerde kullanılan çok amaçlı bir bileşiktir. Bununla birlikte, çoğu insan bunun iki şekilde mevcut olduğunu bilmez: doğal grafit ve sentetik grafit. Bu kılavuz her iki grafit türünün karşılaştırmalı bir analizini yapmaktadır. Bileşimleri, uygulamaları ve üretimleri hakkında size netlik kazandırır.

Nature Graphite'e Genel Bakış

Doğal grafit, esas olarak karbondan oluşan organik bir bileşiktir. Karbon açısından zengin malzeme kayanın içinde yüksek basınç ve ısıya maruz kaldığında grafit oluşur. Bu sürecin tamamlanması milyonlarca yıl alır.

Madenciler doğal grafiti yeryüzünden çeşitli şekillerde çıkarırlar. Bununla birlikte, doğal grafitin üç ana formu şunlardır:

Amorf

Amorf grafit, karbon atomlarının rastgele dizilimi nedeniyle düzensiz bir yapıya sahiptir. Bu doğal grafit, bir antrasit kömür damarı ile magma veya tektonik stres gibi bir metamorfizma ajanı arasındaki temas metamorfizması nedeniyle oluşur.

Pul

Doğal pul grafit, karbon yüksek basınç ve sıcaklığa maruz kaldığında oluşur. Pul grafit genellikle metamorfik kaya yataklarından elde edilir. Bu grafit formu ince, düz ve altıgen bir katmana sahiptir.

Kristal

Kristal grafit düzenli atomik yapısıyla bilinir. Bu grafitin karbon atomları altıgen bir kafes içinde düzenlenmiştir.

Sentetik Grafite Genel Bakış

Sentetik grafit, bir fabrikada hazırlanan insan yapımı bir bileşiktir. Bu yapay grafit, kok kömürü, kömür katranı zifti vb. gibi karbon içeren malzemeler bir fırında yüksek sıcaklıklara maruz kaldığında oluşur.

Doğal grafitin aksine, bu bileşik hassas özelliklere sahiptir. İnsan yapımı olduğu için tane boyutunu, saflığını ve yoğunluğunu kontrol edebilirsiniz.

Sentetik grafitin görünümü daha tutarlıdır. Ayrıca, pulları doğal grafitten daha yumuşaktır.

Doğal grafit ve sentetik grafitin farklı yönlerini karşılaştıralım.

Doğal Grafit ve Sentetik Grafit: Farklı Faktörlerin Karşılaştırılması

Kompozisyon

Doğal grafit karbon ve çeşitli safsızlıklardan oluşur. Öncelikle şu elementlerde bulunur metamorfik kayaçlar. Grafitin oluşumu metamorfizma karbon bakımından zengin malzeme.

Doğal grafitteki karbon içeriği 15% ile 95% arasında değişmektedir. Kalan bileşim kül, demir, silika, kükürt vb. olabilir.

Sentetik grafit ise 99% karbon içerir. Geriye kalan 1% uçucu madde ve kül içeriği içerir.

Renk

Doğal grafitin tonu koyu griden siyaha kadar değişir. Üzerinde metalik bir parlaklık da fark edebilirsiniz.

Genel olarak, bu renk değişimi grafitte bulunan safsızlıklardan kaynaklanmaktadır. Bu grafit formu nispeten daha opaktır.

Sentetik grafitin rengi, yüksek saflığı nedeniyle daha koyudur. Laboratuvar yapımı bir bileşik olduğu için tutarlı bir görünüme sahiptir. Ayrıca, düzgün ve pürüzsüz bir yüzeye sahiptir.

Üretim

Yukarıda da belirtildiği gibi, şirketler doğal grafiti madenlerden ve taş ocaklarından çıkarmaktadır. Bu hammadde, kalitesini artırmak için çeşitli işlemlerden geçirilir. Bu işlemler grafitteki safsızlıkları ortadan kaldırır ve partikül boyutunu korur.

Kimya mühendisleri petrol kokunu veya kömür katranı ziftini 2.500 santigrat derecenin üzerindeki sıcaklıklarda ısıtırlar. Bu grafitleştirme işlemi karbon malzemeleri grafite dönüştürür.

Ayrıca, hizalanmış karbon atomları nedeniyle sentetik grafitte kristal yapı sağlar.

Kimyasal Özellikler

Doğal grafit oda sıcaklığında stabil kalır. Standart koşullar altında kimyasal olarak inerttir. Bu, grafitin asitlere, alkalilere ve diğer çözücülere tepki vermeyeceği anlamına gelir. Ancak organik grafit 600 °C civarındaki sıcaklıklarda oksitlenebilir.

Sentetik grafit kimyasallara karşı son derece yüksek bir toleransa sahiptir. Yüksek yoğunluğu ve düşük gözenekliliği, onu çeşitli maddelere karşı dirençli hale getirir.

Fiziksel Özellikler/Yoğunluk

Doğal grafitin yoğunluğu, türüne bağlı olarak 1,5 ila 1,8 g/cm³ arasında değişir. Pul ve amorf grafitin yapı ve bileşimlerinde küçük farklılıklar olabilir.

Sentetik grafit doğal olanlardan biraz daha yoğundur. Katılığı 1,6 ila 1,9 g/cm³ arasında değişir. Ayrıca, bu grafitte saflık seviyesi daha yüksek olduğundan, daha iyi termal ve elektrik iletkenliğine sahiptir.

Fiyat

Grafitin fiyatı çeşitli faktörlere bağlı olarak değişebilir. Türüne, derecesine ve piyasa talebine bağlı olarak doğal grafitin fiyatı ton başına 500 ila 2000 ABD Doları arasında değişebilir.

Sentetik grafit pahalıdır. Fiyatı ton başına 3.000 ABD Dolarından başlar. Bazı birinci sınıf sentetik kalitelerin maliyeti ton başına 20.000 ABD Dolarına kadar çıkabilir.

Doğal Grafit ve Sentetik Grafit: Uygulamalar

Doğal Grafit

Refrakterler

Doğal grafit genellikle tuğla ve pota yapımında kullanılır. Bunun yanı sıra, çelik ve cam gibi endüstrilerde kalıp yapımında da kullanıldığını görebilirsiniz. Sonuçta, yüksek ısı direncine sahiptir.

Yağlayıcılar

Doğal grafit kaygan katmanlı bir yapıya sahiptir. Sonuç olarak, şirketler bunu yağlayıcılarda ve greslerde ana bileşen olarak kullanmaktadır.

Kurşun Kalemler

Doğal grafit kalem ucu yapımında da kullanılır. Sonuçta, bu bileşik kağıt üzerinde bir iz bırakır.

Aküler

Batarya üreticileri bazı lityum-iyon bataryalarda anot malzemesi olarak doğal grafit kullanmaktadır. Çok fazla güç veya performansa ihtiyaç duymayan daha düşük maliyetli pillerde yaygındır.

Dökümhane

Doğal grafit, döküm ve dökümhane endüstrisinde birincil bir bileşendir. Şirketler bunu döküm sırasında kalıpların metale yapışmasını önlemek için ayırıcı madde olarak kullanır.

Fren Balataları

Doğal grafit olağanüstü sürtünme özelliklerine sahiptir. Sonuç olarak, otomobil şirketleri bunu fren balataları ve contalar yapmak için kullanmaktadır.

Sentetik Grafit Uygulamaları

Elektrotlar

Sentetik grafit yüksek sıcaklıklara dayanabilir. Ayrıca, oldukça iletkendir. Sonuç olarak, elektrot üreticileri bunu aşağıdakileri yapmak için kullanır grafit elektrotlar elektrik ark fırınları için.

Lityum-iyon piller

Sentetik grafit, elektrikli araçlar için lityum-iyon bataryalarda anot malzemesi olarak kullanılmaktadır. Bu grafit daha saf ve daha tutarlı bir yapıya sahiptir, bu da pil performansını artırır.

Yakıt Hücreleri

Sentetik grafit aynı zamanda proton değişim membranlı yakıt hücrelerinde bipolar plakaların üretiminde de kullanılmaktadır (PEMFC).

Nükleer Endüstri

Bu insan yapımı sentetik grafit yüksek termal kararlılığa sahiptir. Nükleer mühendisler bunu nükleer reaktörlerde moderatör ve reflektör olarak kullanırlar.

Sentetik grafit nötronları yavaşlatır ve nükleer fisyonu sürdürür.

Sonuç

Bu, doğal grafitin sentetik grafit ile nasıl karşılaştırıldığına kapsamlı bir bakıştır. Her ikisi de çeşitli endüstrilerde kullanılan değerli bileşiklerdir.

Doğal grafit ekonomiktir ve yüksek saflıkta grafitin gerekli olmadığı uygulamalar için uygundur. Aksine, sentetik grafit pahalıdır. Bununla birlikte, grafitin en saf haline ihtiyaç duyan uygulamalar için uygundur. Sonuçta, tutarlı performans sağlar.