Чи є графіт композитним матеріалом?

Графіт часто використовується як армована фаза при виготовленні композитних матеріалів і має широкий спектр застосування. Однак питання про те, чи є графіт композиційним матеріалом, часто є дискусійним. Виходячи з визначення матеріалознавства, в цій статті ми обговоримо склад і структуру графіту. І пояснимо суттєву різницю між графітом і композитними матеріалами.

Аналіз композитних матеріалів

Визначення Пояснення

У строгому сенсі, композитні матеріали складаються з двох або більше матеріалів з різними властивостями. За допомогою фізичних або хімічних методів вони утворюють матеріали з новими властивостями на макро- (мікро-) рівні. Ці складові матеріали зберігають свою відносну незалежність у композиті. І вони співпрацюють один з одним, щоб надати композиту властивостей, яких не може мати окремий матеріал. Наприклад, армовані скловолокном пластмаси. Скловолокно забезпечує високу міцність і жорсткість, в той час як пластик надає матеріалу хорошу формованість і хімічну стійкість. У поєднанні вони створюють композитний матеріал з чудовими експлуатаційними характеристиками.

Основні характеристики

По-перше, композитний матеріал можна проектувати. Ви можете вибрати різні композиційні матеріали та методи композиції відповідно до різних вимог використання. Тоді ви можете точно контролювати експлуатаційні характеристики композитних матеріалів. По-друге, композити, як правило, працюють краще, ніж прості суперпозиції складових матеріалів, що називається "синергізмом". Крім того, між компонентами композитного матеріалу існує очевидна межа розділу. А властивості інтерфейсу мають вирішальний вплив на загальні властивості композитного матеріалу.

Дослідження природи графіту

Утворення графіту

Природний графіт

Утворюється в результаті метаморфізму органічних речовин протягом тривалого геологічного часу і існує в метаморфічних породах. За кристалічною формою він поділяється на кристалічний і криптокристалічний графіт. Перший має хорошу електропровідність і змащувальні властивості, а другий - велику питому поверхню.

Штучний графіт

Його отримують з нафтового коксу та іншої вуглецевмісної сировини шляхом високотемпературної графітизації. Ви можете точно контролювати його продуктивність, регулюючи сировину, температуру і час, і широко використовувати його в сучасній промисловості.

Мікроструктура графіту

Має шарувату структуру, атоми вуглецю в шарі утворюють гексагональну мережу з ковалентними зв'язками, а шари з'єднані силами Ван-дер-Ваальса. Тому він має хорошу електропровідність, теплопровідність і змащувальні властивості в плоскому напрямку.

Експлуатаційні характеристики графіту

Він має відмінну електро- і теплопровідність, що робить його ідеальним матеріалом для електродів і тепловідводів. Крім того, його хороша хімічна стійкість і самозмащування можуть зменшити тертя і знос механічних деталей.

Застосування графіту в композитних матеріалах

Полімерні матричні композити

У полімерних матричних композитах додавання графіту може значно покращити електропровідність, теплопровідність та механічні властивості полімеру. Наприклад, додаючи відповідну кількість графіту до пластмас, можна отримати пластикові вироби з антистатичними властивостями. Це широко використовується в галузі електронного пакування. Крім того, армовані графітом полімерні матричні композити також мають хорошу зносостійкість. І ви можете використовувати його для виготовлення зносостійких деталей, таких як механічні ущільнення.

Металоматричні композити

У композитах з металевою матрицею додавання графіту може покращити експлуатаційні характеристики металу. Це може зменшити щільність матеріалу, а також покращити зносостійкість і самозмащувальну здатність матеріалу. Візьмемо для прикладу алюмінієвий наріжний композитний матеріал для чорнила, цей матеріал має легку вагу і хороші технологічні характеристики алюмінію, а також має самозмащувальну властивість графіту. Ви можете використовувати його для виготовлення поршнів двигуна та інших деталей для підвищення ефективності роботи та терміну служби двигуна.

Вуглець/вуглецеві композити

Вуглець/вуглецеві композити це композити з вуглецевим або графітовим волокном в якості армування і вуглецем або графітом в якості матриці. Цей матеріал має хорошу стійкість до термічних ударів. Графіт у вуглець/вуглецевих композитних матеріалах є як армуючою фазою, так і фазою матриці. Контролюючи структуру та вміст графіту, ви можете підготувати його відповідно до різних вимог вуглецевих/вуглецевих композитних матеріалів. І ви можете широко використовувати його в аерокосмічній галузі, наприклад, для виготовлення гальмівних дисків літаків.

Графенові композити

Графен це одноатомний шар двовимірного матеріалу, знятий з графіту, який має чудові механічні, електричні та теплові властивості. Поєднуючи графен з іншими матеріалами, можна отримати високоефективні графенові композити. Наприклад, поєднуючи його з гумою, можна значно підвищити міцність і зносостійкість гуми.

Керамічні матричні композити

Традиційні керамічні матеріали мають характеристики високої твердості та крихкості. Додавання графіту може ефективно зменшити концентрацію напружень всередині кераміки та підвищити в'язкість матеріалу. Таким чином, ви можете використовувати армовані графітом керамічні матричні композити для виготовлення високотемпературних футеровок печей, ріжучих інструментів тощо.

Скломатричні композити

Додавання графіту до композиту зі скляної матриці надає йому певної провідності та самозмащуваності. З цього композитного матеріалу можна виготовляти спеціальні скляні вироби, наприклад, скло з антизапотеваючими та антистатичними функціями.

Гумові матричні композити

Наповнення гумових матричних композитів графітом може надати їм хорошу електропровідність і зносостійкість. Додавання графіту до гуми може підготувати антистатичні гумові вироби, такі як конвеєрні стрічки, що використовуються у вугільних шахтах. Це може ефективно запобігти нещасним випадкам, спричиненим статичною електрикою.

Цементні матричні композити

У композитах на основі цементу додавання графіту може покращити провідність та механічні властивості цементу. Завдяки електричному нагріванню він може розтоплювати сніг і лід на дорозі, тому його можна використовувати для виготовлення протиожеледних матеріалів

Висновок

To sum up, graphite is a layered crystalline material composed of elemental carbon, which is a single component substance rather than a composite material. However, graphite plays an integral role in the field of composite materials. Graphite can significantly improve the properties of composite materials by combining with other materials, and create new materials with excellent comprehensive properties. If you need to buy graphite materials, contact us now.