กราไฟท์: ความหนาแน่น คุณสมบัติ คุณสมบัติการใช้งานและประเภท

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

กราไฟท์คือสารที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ นี่เป็นหนึ่งในการดัดแปลงของคาร์บอนซึ่งมีลักษณะเป็นผลึกขัดแตะ นี้จะกำหนดคุณสมบัติที่กราไฟท์มี คาร์บอนเกิดขึ้นในธรรมชาติในสองรูปแบบหลัก เหล่านี้เป็นกราไฟท์และเพชร สูตรทางเคมีเหมือนกันแต่คุณสมบัติทางกายภาพต่างกันอย่างสิ้นเชิง

มันเป็นโครงสร้างของผลึกขัดแตะที่ส่งผลต่อลักษณะเหล่านี้ มีอิเล็กตรอนอิสระที่กำหนดคุณสมบัติทางกายภาพของสสาร กราไฟต์ซึ่งมีความหนาแน่น ประเภท และขอบเขตที่น่าสนใจสำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ ควรพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติม

คุณสมบัติพื้นฐาน

กราไฟท์เป็นสารสีเทาที่มีความมันเงาแบบเมทัลลิก มีการนำความร้อนสูง (3.55 W/deg./cm.) ด้วยเหตุนี้กราไฟท์จึงถูกใช้อย่างแข็งขันในอุตสาหกรรมต่างๆ ตัวเลขนี้สูงกว่าอิฐ ซึ่งอธิบายได้จากอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ในโครงผลึก พวกเขายังมีส่วนช่วยในการนำไฟฟ้าที่ดี ในทุกสถานะของการรวมตัว สารนี้มีความต้านทานกระแสไฟต่ำ (ตั้งแต่ 0.4 ถึง 0.6 โอห์ม)

กราไฟท์เป็นสารเฉื่อยที่ไม่ละลายโดยส่วนประกอบที่ออกฤทธิ์ทางเคมี สิ่งนี้เป็นไปได้ก็ต่อเมื่อเข้าสู่ตัวกลางของโลหะหลอมเหลวที่มีจุดเดือดสูง กราไฟต์ภายใต้สภาวะดังกล่าวจะหลอมละลายจนหมด เกิดเป็นคาร์ไบด์

ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำและจุดหลอมเหลวสูงส่งผลให้มีคุณสมบัติการปิดผนึกที่ดี ความหนาแน่นของกราไฟท์ (กก./ลบ.ม.) เท่ากับ 2.23 แต่ในขณะเดียวกัน วัสดุก็ดัดและตัดได้ดี

โครงสร้าง

เมื่อพิจารณาถึงความหนาแน่นของกราไฟท์ ตลอดจนคุณสมบัติและประเภท จำเป็นต้องใส่ใจกับโครงสร้างของกราไฟท์ นี่คือสารชั้น อะตอมของคาร์บอนเรียงตัวกันเป็นโครงผลึกคล้ายรังผึ้ง รูปหกเหลี่ยมในชั้นเดียวพอดีกัน อย่างไรก็ตาม ความสัมพันธ์ระหว่างแต่ละระดับยังอ่อนแอ คุณสมบัตินี้ทำให้กราไฟท์แตกง่าย

ในระดับ Mohs ความแข็งของวัสดุเป็นหนึ่งเดียว สำหรับการเปรียบเทียบ ตัวบ่งชี้นี้คือ 10 สำหรับเพชร และ 5 สำหรับสโตนแวร์พอร์ซเลน นักวิทยาศาสตร์ระบุว่าที่อุณหภูมิ 1500 ° C ผลึกกราไฟต์สามารถเปลี่ยนเป็นเพชรได้

ระหว่างการแปรรูปทางอุตสาหกรรม โครงสร้างของสสารจะเปลี่ยนไป ในขณะเดียวกัน กราไฟท์เกรดต่างๆ ก็มีคุณสมบัติต่างกัน หากวัสดุที่สกัดไม่ได้ผ่านกรรมวิธีปลอม ถือว่าเป็นสารประเภทธรรมชาติ

กราไฟท์ธรรมชาติ

กราไฟท์ ความหนาแน่นและคุณสมบัติที่แตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับยี่ห้อของผู้ผลิต พบได้ในสภาพธรรมชาติใน 2 รูปแบบหลัก ประเภทแรกเรียกว่าหกเหลี่ยม มีตะแกรงคริสตัลซึ่งอะตอมครึ่งหนึ่งในแต่ละชั้นอยู่ด้านบนและด้านล่างตรงกลางของรูปหกเหลี่ยม

การดัดแปลงครั้งที่สองเป็นรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน ทุก ๆ ชั้นที่สี่จะทำซ้ำชั้นแรก การปรับเปลี่ยนนี้เกิดขึ้นในธรรมชาติในรูปแบบของสิ่งสกปรกเท่านั้น หากสารนี้ถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิ 2500-3300 K โครงผลึกของสารจะเปลี่ยนเป็นรูปหกเหลี่ยม ภายใต้สภาพธรรมชาติ มักพบวัสดุในรูปแบบนี้

องค์ประกอบ

ในธรรมชาติ กราไฟต์ไม่เคยพบในรูปแบบบริสุทธิ์ มันมีขี้เถ้าจำนวนมากพอสมควร (บางครั้งมากถึง 20%) ประกอบด้วยสารประกอบต่างๆ มากมาย (FeO, MgO, CuO, CaO เป็นต้น) ก๊าซสามารถครอบครองกราไฟท์ธรรมชาติได้มากถึง 2% ของมวล อาจมีน้ำมันดินและน้ำด้วย

ความหนาแน่นของผงกราไฟท์แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการกระจายตัว การปรากฏตัวของรูขุมขน ค่าข้างต้นสามารถลดลงเหลือ 2.09kg/m3 กราไฟท์มีความเยิ้มเมื่อสัมผัส หากคุณถือด้วยมือเครื่องหมายลักษณะเฉพาะจะยังคงอยู่บนนิ้วของคุณ ดังนั้นแท่งดินสอธรรมดาจึงถูกสร้างขึ้นจากวัสดุดังกล่าว มันทิ้งรอยไว้บนกระดาษ

กราไฟท์เทียม

สำหรับการผลิต การพิจารณาความหนาแน่นของกราไฟท์เป็นสิ่งสำคัญมาก ฟิสิกส์แสดงให้เห็นชัดเจนว่ายิ่งสารมีความหนาแน่นมากเท่าใด ค่าการนำความร้อนของสารก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น กราไฟท์ประดิษฐ์มีความบริสุทธิ์สูง (สูงถึง 99%) นอกจากนี้ยังเพิ่มความหนาแน่นของวัสดุอย่างมาก

การผลิตกราไฟท์กลั่นนั้นดำเนินการโดยอิทธิพลทางความร้อนเคมีและทางกลทางความร้อน สำหรับแต่ละสาขาของการผลิตจะมีการผลิตสารที่มีคุณสมบัติบางอย่าง ทำให้สามารถตอบสนองความต้องการของอุตสาหกรรมกราไฟท์โดยมีลักษณะทางกายภาพที่กำหนด

การติดฉลากสารเทียมรวมถึงการแจกแจงประเภทวัสดุตามปลายทาง มีโรงหล่อ อิเล็กโทรคาร์บอน แบตเตอรี่ ธาตุ สารหล่อลื่น และกราไฟท์ดินสอ นอกจากนี้ยังมีเกรดพิเศษที่ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

ขอบเขตการสมัคร

ระหว่างการผลิต มีการตั้งค่าคุณสมบัติบางอย่างของกราไฟท์ การใช้สารนี้ขึ้นอยู่กับพวกเขาทั้งหมด กราไฟท์ใช้ในโลหะวิทยาในการผลิตแม่พิมพ์ทนไฟหรือทัพพีภาชนะ ในกระบวนการหล่อจะใช้ผงจากสารที่นำเสนอเป็นสารหล่อลื่น ส่วนประกอบหนึ่งของอิฐทนไฟก็คือกราไฟท์เช่นกัน มันถูกเพิ่มเข้าไปในส่วนผสมในการผลิตพลาสติก

วัสดุนี้ยังใช้สำหรับการผลิตหน้าสัมผัสเครื่องใช้ไฟฟ้า สิ่งนี้อำนวยความสะดวกโดยคุณสมบัติการนำไฟฟ้าของสาร

ทุกคนคงรู้จักดินสอกราไฟท์ วัสดุนี้ยังใช้ในการผลิตสีบางชนิด ในกรณีนี้คือกราไฟท์สีดำ (และไม่ใช่สีเทา) ที่ใช้ สีนี้มีคุณสมบัติป้องกันการกัดกร่อน

เพชรเทียมได้มาจากแร่ธรรมชาติที่นำเสนอ ใช้เมื่อการผลิตเครื่องมือตัดสำหรับงานหนัก ในทางวิศวกรรมเครื่องกล ผงกราไฟท์ทำหน้าที่เป็นวัสดุสำหรับแบริ่ง เช่นเดียวกับลูกสูบและแหวนซีล เป็นสารหล่อลื่น เหมาะสำหรับการแปรรูปโซ่จักรยาน สปริงรถยนต์ บานพับประตู

ยาหลายชนิดยังมีกราไฟท์

แอปพลิเคชั่นอาหาร

สารที่นำเสนอยังใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอาหาร เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ในระหว่างการผลิต จะต้องผ่านการประมวลผลบางอย่าง ความหนาแน่นของธาตุเหล็ก เอทิลแอลกอฮอล์ กราไฟต์ และน้ำตาล แตกต่างกันด้วยเหตุผลที่ชัดเจน แต่เนื้อหาที่นำเสนอสามารถมีและเป็นส่วนหนึ่งของสารบางชนิดได้ พบในพาราฟิน เอสเทอร์ แอลกอฮอล์ และแม้กระทั่งน้ำตาล

ตรวจสอบได้ด้วยการทดลองง่ายๆ ก่อนอื่นคุณต้องใช้น้ำตาลสักชิ้น วางบนฝาแข็งและปิดด้วยฝาปิด (คุณสามารถใช้ปลอกนิ้ว) จากนั้นโลหะที่เคลือบน้ำตาลจะถูกทำให้ร้อนอย่างแรง เมื่อเวลาผ่านไป ควันฉุนจะออกมาจากใต้ปลอกมือ ถ้าเอาไม้ขีดเข้าไป แก๊สจะไหม้

เมื่อควันหยุดพ่น คุณสามารถถอดปลอกมือออกได้ มีมวลสีดำบนฝา นี่คือถ่านหิน กราไฟท์ทำมาจากคาร์บอน

อยู่ในธรรมชาติ

กราไฟต์ซึ่งมีความหนาแน่นขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์ พบได้ในธรรมชาติในปริมาณที่ค่อนข้างมาก มีการขุดสารนี้ประมาณ 600,000 ตันต่อปีทั่วโลก ที่ใหญ่ที่สุดเงินสำรองของบริษัทกระจุกตัวอยู่ในเม็กซิโก สาธารณรัฐเช็ก จีน ยูเครน บราซิล รัสเซีย แคนาดา และเกาหลีใต้

กราไฟท์ที่สะสมมาตั้งแต่สมัยโบราณได้กระตุ้นความสนใจของมวลมนุษยชาติ ทุกวันนี้ ทรัพยากรธรรมชาติเหล่านี้กำลังได้รับการพัฒนาเพื่อให้อุตสาหกรรมมีวัสดุที่มีคุณภาพที่จำเป็น กราไฟต์พบได้ในหินแกรนิต หินปูน ไมกาหรือไนซ์ ในรูปแบบของการรวมตัวของเส้นใยหรือผลึก การขุดทำได้โดยวิธีเปิดและใต้ดิน

ต้นทุนกราไฟท์

กราไฟท์ซึ่งความหนาแน่นและความบริสุทธิ์ที่ส่งผลต่อมูลค่าของมันนั้น มีจำหน่ายในราคาที่สมเหตุสมผล สิ่งนี้ได้รับอิทธิพลจากขนาดของผลึก เช่นเดียวกับปริมาณคาร์บอน ยิ่งสูงเท่าไหร่ กราไฟต์ก็จะยิ่งแพงขึ้นเท่านั้น ด้วยปริมาณคาร์บอนที่สูงเพียงพอ คุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุจะเพิ่มขึ้น สิ่งนี้มีค่าต่ออุตสาหกรรมในหลากหลายอุตสาหกรรม

วันนี้ราคาเฉลี่ยของกราไฟท์อยู่ที่ประมาณ 45 รูเบิล/กก. หากถูกแปรรูป ต้นทุนจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก นอกจากนี้ราคาของแร่ธรรมชาติยังขึ้นอยู่กับตำแหน่งของเงินฝาก

การทำความคุ้นเคยกับคุณสมบัติหลักและลักษณะเฉพาะของกราไฟท์ เราสามารถสรุปได้ว่าทั้งต้นทุนและคุณภาพทางเทคนิคของวัสดุนั้นขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของมัน ดังนั้นแร่ที่ขุดได้ในธรรมชาติจึงอยู่ภายใต้การประมวลผลในภายหลัง สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงคุณภาพ