天然石墨与合成石墨：深入比较

石墨是一种多用途化合物，可用于能源、润滑油、电子等多个行业。 然而，大多数人并不知道石墨有两种形式：天然石墨和人造石墨。 本指南对两种石墨进行了比较分析。让你清楚地了解它们的成分、应用和制造。

大自然石墨概述

天然石墨是一种主要由碳组成的有机化合物。当富含碳的物质在岩石内部受到高压和高温时，就会形成石墨。这一过程需要数百万年才能完成。

矿工们从地球上挖掘出各种形式的天然石墨。不过，天然石墨的三种主要形式包括

无定形

由于碳原子的随机排列，无定形石墨具有无序结构。这种天然石墨是在无烟煤层与岩浆或构造应力等变质剂之间的接触变质作用下形成的。

薄片

天然鳞片石墨是碳在高压和高温下形成的。鳞片石墨一般来自变质岩矿床。这种石墨薄而平，具有六角形层。

晶体

晶质石墨以其规则的原子结构而闻名。这种石墨的碳原子呈六角形晶格排列。

合成石墨概述

合成石墨是一种在工厂中制备的人造化合物。当焦炭、煤焦油沥青等含碳材料在熔炉中暴露于高温时，就会形成人造石墨。

与天然石墨不同，这种化合物具有精确的特性。由于它是人造的，因此可以控制其晶粒大小、纯度和密度。

合成石墨的外观更加一致。此外，它的薄片比天然石墨更柔软。

让我们比较一下天然石墨和人造石墨的不同方面。

天然石墨与合成石墨：不同因素的比较

组成

天然石墨由碳和各种杂质组成。它主要存在于 变质岩.石墨的形成是由于 变质作用 富碳物质。

天然石墨中的碳含量介于 15% 和 95% 之间。其余成分可能是灰、铁、硅、硫等。

合成石墨则含有 99% 碳。其余 1% 含有挥发性物质和灰分。

颜色

天然石墨的颜色从深灰色到黑色不等。您还可以看到它的金属光泽。

一般来说，这种颜色变化是由于石墨中的杂质造成的。这种石墨相对来说更不透明。

由于纯度高，合成石墨的颜色较深。由于它是实验室制造的化合物，因此外观一致。此外，它的表面均匀光滑。

制造业

如上所述，公司从矿山和采石场提取天然石墨。这种原材料要经过各种处理，以提高其质量。这些工艺可以消除石墨中的杂质，保持石墨的颗粒大小。

化学工程师将石油焦或煤焦油沥青加热到 2500 摄氏度以上。这 图形化 工艺将碳材料转化为石墨。

此外，由于碳原子排列整齐，它还能确保合成石墨的晶体结构。

化学特性

天然石墨在室温下保持稳定。在标准条件下，石墨具有化学惰性。这意味着石墨不会与酸、碱和其他溶剂发生反应。不过，有机石墨在 600 °C 左右的温度下会发生氧化。

合成石墨对化学物质具有极高的耐受性。它的密度高、孔隙率低，因此能抵御各种物质的侵蚀。

物理特性/密度

天然石墨的密度介于 1.5 至 1.8 克/立方厘米之间，具体取决于其类型。鳞片石墨和无定形石墨的结构和成分可能略有不同。

合成石墨的密度比天然石墨稍大。其固体含量在 1.6 至 1.9 g/cm³ 之间。此外，由于这种石墨的纯度较高，因此具有更好的导热性和导电性。

价格

石墨的价格因各种因素而异。根据类型、等级和市场需求的不同，天然石墨的价格在每吨 500 美元到 2000 美元之间。

合成石墨价格昂贵。其价格从每吨 3000 美元起。一些优质合成石墨的价格可高达每吨 20,000 美元。

天然石墨与合成石墨：应用

天然石墨

耐火材料

天然石墨通常用于制造砖块和坩埚。除此以外，在钢铁和玻璃等行业的模具制作中也能看到石墨的身影。毕竟，它具有很高的耐热性。

润滑油

天然石墨具有光滑的层状结构。因此，公司将其作为润滑油和润滑脂的主要成分。

铅笔

天然石墨还用于制作铅笔芯。毕竟，这种化合物会在纸上留下痕迹。

电池

电池制造商在某些锂离子电池中使用天然石墨作为负极材料。这在不需要太高功率或性能的低成本电池中很常见。

铸造厂

天然石墨是铸造和铸造工业的主要成分。公司将其用作分型剂，以防止在铸造过程中模具粘在金属上。

制动衬片

天然石墨具有出色的摩擦性能。因此，汽车公司用它来制造刹车片和垫圈。

合成石墨的应用

电极

合成石墨能够承受高温。此外，它还具有很强的导电性。因此，电极制造商用它来制造 石墨电极 用于电弧炉。

锂离子电池

合成石墨被用作电动汽车锂离子电池的负极材料。这种石墨更纯净，结构更稳定，可提高电池性能。

燃料电池

合成石墨还被用于生产质子交换膜燃料电池（PTFE）的双极板。PEMFC).

核工业

这种人造合成石墨具有很高的热稳定性。核工程师将其用作核反应堆中的慢化剂和反射器。

合成石墨可以减缓中子的速度，维持核裂变。

结论

本文将全面介绍天然石墨与合成石墨的比较。两者都是用于各行各业的宝贵化合物。

天然石墨价格低廉，适用于对石墨纯度要求不高的应用领域。相反，合成石墨价格昂贵。不过，它适用于需要高纯度石墨的应用场合。毕竟，它能提供稳定的性能。