Најперспективнији материјали и примене у 21. веку

Увод:

Графит је алотроп елементарног угљеника. Периферија сваког атома угљеника повезана је са још три атома угљеника (вишеструки шестерокути поређани у саће) који су ковалентно повезани и формирају ковалентни молекул. Пошто сваки атом угљеника емитује електрон, ти електрони се могу слободно кретати, па је графит електрични проводник. Графит је један од најмекших минерала, а његова употреба укључује производњу оловака и мазива. Угљеник је неметални елемент који се налази у ИВА групи другог периода периодног система.

Карактеристична

Хемијска својства елементарног угљеника су релативно стабилна на собној температури, а он је нерастворљив у води, разређеној киселини, разблаженим алкалијама и органским растварачима; реагује и сагорева кисеоником на различитим високим температурама дајући угљен-диоксид или угљен-моноксид; међу халогенима, само флуор може директно да реагује са елементарним угљеником; Под високом температуром, елементарни угљен се лакше оксидира киселином; на високој температури, угљеник такође може реаговати са многим металима дајући металне карбиде. Угљеник је редукујући и може топити метале на високим температурама. Графит је кристални минерал угљеничних елемената, а његова кристална решетка је хексагонална слојевита структура. Удаљеност између сваког мрежног слоја је 340пм, а растојање између атома угљеника у истом мрежном слоју је 142пм ;. Припада хексагоналном кристалном систему са потпуним слојевитим цепањем. На површини цепања доминирају молекуларне везе које имају слабију привлачност за молекуле, па је њена природна пловност врло добра. Графит, дијамант, угљеник 60, наноцеви од угљеника итд. Све су то једноставне супстанце угљеника и алотропи. Посебне особине графита, отпорност на високе температуре: тачка топљења графита је 3850 ± 50 ° Ц, а тачка кључања 4250 ° Ц. Чак и након сагоревања лука на изузетно високој температури, губитак тежине је врло мали, а коефицијент топлотног ширења је такође врло мали. Снага графита расте са порастом температуре. На 2000 ° Ц, снага графита се удвостручује.

Ватростални

У индустрији гвожђа и челика, графитни ватростални материјали се користе за ватросталне облоге електролучних високих пећи и претварача кисеоника, ватросталне облоге кутлача итд .; графитни ватростални материјали су углавном интегрални материјали за ливење, угљеничне опеке од магнезијума и ватростални графитни алуминијум. Графит се такође користи као материјал за формирање филма за металургију праха и ливење метала. Графитни прах се додаје у растопљени челик да би се повећао садржај угљеника у челику, тако да челик са високим угљеником има мноштво одличних својстава.

Проводни материјал

У електроиндустрији се користи за израду електрода, четкица, карбонских шипки, угљеничних цеви, позитивних електрода уређаја са позитивном струјом живе, графитних подлога, телефонских делова, облога за цеви за телевизијске слике итд.

Подмазујући материјал отпоран на хабање

Графит се често користи као мазиво у машинској индустрији. Подмазујуће уље се не може користити под условима велике брзине, високе температуре и високог притиска, док графитни материјали отпорни на хабање могу радити при великим брзинама клизања на температури од -200 до 2000 ° Ц без уља за подмазивање. Многа опрема за транспорт корозивних медија широко користи графитне материјале за израду клипних чаша, заптивки и лежајева. Не требају додавати уље за подмазивање док раде. Графитна емулзија је такође добро подмазујуће средство за многе обраде метала (вучење жице, цртање цеви).

Материјали отпорни на корозију

Специјално обрађени графит, који има карактеристике отпорности на корозију, добре топлотне проводљивости и ниске пропустљивости, широко се користи у производњи измењивача топлоте, реакционих резервоара, кондензатора, торњева за сагоревање, апсорпционих торњева, хладњака, грејача и филтера, опреме за пумпе . Широко се користи у петрохемијској индустрији, хидрометалургији, киселинско-базној производњи, синтетичким влакнима, производњи папира и другим индустријским секторима, што може уштедети пуно металних материјала

Металуршки материјали високе температуре

Будући да графит има мали коефицијент топлотног ширења и може да поднесе брзу хладноћу и брзе промене топлоте, може се користити као стаклени калуп. Након употребе графита, црни метали могу добити одливке тачних димензија и високу стопу завршне обраде површине. Може се користити без обраде или мало обраде. Уштедите пуно метала. У производњи цементираног карбида и других металуршких процеса у праху обично се користе графитни материјали за израду порцеланских чамаца за компресионе калупе и синтеровање. Посуде за раст монокристалног силиконског кристала, регионалне посуде за пречишћавање, носачи, индукциони грејачи итд. Направљени су од графита високе чистоће. Поред тога, графит се такође може користити за вакуумско топљење графитних изолационих плоча и подлога, цеви за пећ отпорне на високе температуре и других компонената.

Атомска енергија и одбрамбена индустрија

Графит има добар неутронски модератор који се користи у атомским реакторима. Урано-графитни реактори су тренутно најчешће коришћени атомски реактори. Материјал за успоравање у нуклеарном реактору који се користи као енергија треба да има високу тачку топљења, стабилност и отпорност на корозију. Графит може у потпуности да испуни горе наведене захтеве. Чистоћа графита који се користи у атомским реакторима је веома висока, а садржај нечистоће не би требало да прелази десетине ппм. Конкретно, садржај бора треба да буде мањи од 0,5 ппм. У националној одбрамбеној индустрији графит се користи и за израду млазница за ракете на чврсто гориво, конуса носача пројектила, делова ваздухопловне опреме, материјала за топлотну изолацију и материјала за заштиту од зрачења.