Природний графіт vs синтетичний графіт: Глибоке порівняння

Графіт - це багатоцільова сполука, що використовується в різних галузях промисловості, таких як енергетика, мастильні матеріали, електроніка тощо. Проте більшість людей не знають, що він існує у двох формах: природний графіт і синтетичний графіт. Цей посібник містить порівняльний аналіз обох типів графіту. Він дає чітке уявлення про їхній склад, застосування та виробництво.

Огляд природного графіту

Природний графіт - це органічна сполука, що складається переважно з вуглецю. Коли багатий на вуглець матеріал піддається впливу високого тиску і тепла всередині гірської породи, утворюється графіт. Цей процес триває мільйони років.

Шахтарі видобувають природний графіт із землі у різних формах. Однак існує три основні форми природного графіту:

Аморфний

Аморфний графіт має невпорядковану структуру через хаотичне розташування атомів вуглецю. Цей природний графіт утворюється внаслідок контактного метаморфізму між антрацитовим вугільним пластом і агентом метаморфізму, таким як магма або тектонічний стрес.

Пластівці.

Природний пластівчастий графіт утворюється, коли вуглець піддається впливу високого тиску і температури. Зазвичай його отримують з покладів метаморфічних гірських порід. Ця форма графіту тонка, пласка і має гексагональну структуру.

Кристалічний

Кристалічний графіт відомий своєю регулярною атомною структурою. Атоми вуглецю в цьому графіті розташовані в гексагональній решітці.

Огляд синтетичного графіту

Синтетичний графіт - це штучна сполука, яку виготовляють на заводі. Цей штучний графіт утворюється, коли вуглецевмісні матеріали, такі як кокс, кам'яновугільний пек тощо, піддаються впливу високих температур у печі.

На відміну від природного графіту, ця сполука має точні властивості. Оскільки він створений людиною, ви можете контролювати розмір його зерен, чистоту та щільність.

Зовнішній вигляд синтетичного графіту більш рівномірний. Крім того, його пластівці м'якші, ніж у природного графіту.

Давайте порівняємо різні аспекти природного та синтетичного графіту.

Природний графіт проти синтетичного: Порівняння різних факторів

Склад

Природний графіт складається з вуглецю та різних домішок. В основному він зустрічається в метаморфічні породи. Графіт утворюється за рахунок метаморфоза з багатого на вуглець матеріалу.

Вміст вуглецю в природному графіті коливається від 15% до 95%. Решта складу може бути зола, залізо, кремнезем, сірка тощо.

Синтетичний графіт, з іншого боку, містить 99% вуглецю. Решта 1% містить леткі речовини та золу.

Колір

Відтінок природного графіту варіюється від темно-сірого до чорного. Над ним також можна помітити металевий блиск.

Як правило, ця варіація кольору пов'язана з домішками, присутніми в графіті. Ця форма графіту є відносно більш непрозорою.

Колір синтетичного графіту темніший через його високу чистоту. Оскільки він виготовляється в лабораторії, його зовнішній вигляд завжди залишається незмінним. Крім того, він має рівномірну та гладку поверхню.

Виробництво

Як уже згадувалося вище, компанії видобувають природний графіт з шахт і кар'єрів. Ця сировина проходить різноманітну обробку для покращення її якості. Ці процеси усувають домішки з графіту та зберігають розмір його частинок.

Інженери-хіміки нагрівають нафтовий кокс або кам'яновугільний пек до температури понад 2 500 градусів за Цельсієм. Це графітизація процес перетворення вуглецевих матеріалів на графіт.

Крім того, він забезпечує кристалічну структуру в синтетичному графіті завдяки вирівняним атомам вуглецю.

Хімічні властивості

Природний графіт залишається стабільним при кімнатній температурі. За стандартних умов він хімічно інертний. Це означає, що графіт не реагує на кислоти, луги та інші розчинники. Однак органічний графіт може окислюватися при температурі близько 600 °C.

Синтетичний графіт має надзвичайно високу стійкість до хімічних речовин. Висока щільність і низька пористість роблять його стійким до різних типів речовин.

Фізичні властивості/щільність

Щільність природного графіту коливається від 1,5 до 1,8 г/см³, залежно від його типу. Пластівчастий та аморфний графіт можуть мати незначні відмінності у структурі та складі.

Синтетичний графіт трохи щільніший за природний. Його щільність коливається від 1,6 до 1,9 г/см³. Крім того, оскільки рівень чистоти цього графіту вищий, він має кращу тепло- та електропровідність.

Ціна

Ціна на графіт може змінюватися залежно від різних факторів. Залежно від типу, марки та ринкового попиту ціна на природний графіт може коливатися від 500 до 2000 доларів США за тонну.

Синтетичний графіт дорогий. Його ціна починається від 3 000 доларів США за тонну. Вартість деяких преміальних сортів синтетичного графіту може сягати 20 000 доларів США за тонну.

Природний графіт vs синтетичний графіт: Застосування

Природний графіт

Вогнетриви

Природний графіт зазвичай використовується для виготовлення цегли та тиглів. Крім того, ви можете помітити, що його використовують для виготовлення форм у таких галузях, як сталеливарна та скляна промисловість. Адже він має високу термостійкість.

Мастильні матеріали

Природний графіт має слизьку шарувату структуру. Тому компанії використовують його в мастилах і змазках як основний інгредієнт.

Олівці

Природний графіт також використовують для виготовлення грифелів для олівців. Адже ця сполука залишає слід на папері.

Батареї

Виробники акумуляторів використовують природний графіт як матеріал анода в деяких літій-іонних батареях. Він зазвичай використовується в дешевих батареях, які не потребують великої потужності або продуктивності.

Ливарний цех

Природний графіт є основним інгредієнтом у ливарному виробництві. Компанії використовують його як розділовий агент, щоб запобігти прилипанню форм до металу під час лиття.

Гальмівні накладки

Природний графіт має чудові фрикційні властивості. Тому автомобільні компанії використовують його для виготовлення гальмівних накладок і прокладок.

Застосування синтетичного графіту

Електроди

Синтетичний графіт здатен витримувати високі температури. Крім того, він має високу електропровідність. Тому виробники електродів використовують його для виготовлення графітові електроди для електродугових печей.

Літій-іонні акумулятори

Синтетичний графіт використовується як анодний матеріал у літій-іонних батареях для електромобілів. Цей графіт чистіший і однорідніший за структурою, що покращує продуктивність батареї.

Паливні елементи

Синтетичний графіт також використовується у виробництві біполярних пластин в протонно-обмінних мембранних паливних елементах (PEMFC).

Атомна промисловість

Цей штучний синтетичний графіт має високу термостійкість. Атомники використовують його як сповільнювач і відбивач у ядерних реакторах.

Синтетичний графіт уповільнює нейтрони і підтримує ядерний поділ.

Висновок

Це всебічний погляд на те, як природний графіт порівнюється з синтетичним графітом. Обидва є цінними сполуками, що використовуються в різних галузях промисловості.

Природний графіт доступний за ціною і підходить для застосувань, де не потрібна висока чистота графіту. Синтетичний графіт, навпаки, є дорогим. Однак він підходить для застосувань, де потрібна найчистіша форма графіту. Зрештою, він забезпечує стабільну продуктивність.