石墨的應(yīng)用和發(fā)展前景

石墨的應(yīng)用和發(fā)展前景
石墨的簡介

石墨是元素碳的一種同素異形體， 每個(gè)碳原子的周邊連結(jié)著另外三個(gè)碳原子 （排列方式呈蜂巢式的多個(gè)六邊形） 以共價(jià)鍵結(jié)合， 構(gòu)成共價(jià)分子。由于每個(gè)碳原子均會放出一個(gè)電子，那些電子能夠自由移動，因此石墨屬于導(dǎo)電體。 石墨是其中一種最軟的礦物，它的用途包括制造鉛筆芯和潤滑劑。碳是一種非金屬元素，位于元素周期表的第二周期 IVA 族。

性質(zhì)特征

常溫下單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定， 不溶于水、稀酸、稀堿和有機(jī)溶劑；不同高溫下與氧反應(yīng)燃燒，生成二氧化碳或一氧化碳； 在鹵素中只有氟能與單質(zhì)碳直接反應(yīng)； 在加熱下， 單質(zhì)碳較易被酸氧化；在高溫下，碳還能與許多金屬反應(yīng)，生成金屬碳化物。碳具有還原性，在高溫下可以冶煉金屬。石墨是碳質(zhì)元素結(jié)晶礦物， 它的結(jié)晶格架為六邊形層狀結(jié)構(gòu)。 每一網(wǎng)層間的距離為 340pm ，同一網(wǎng)層中碳原子的間距為 142pm; 。屬六方晶系，具完整的層狀解理。解理面以分子鍵為主，對分子吸引力較弱，故其天然可浮性很好。石墨與金剛石、碳 60、碳納米管等都是碳元素的單質(zhì)，它們互為同素異形體。石墨的特殊性質(zhì)耐高溫性：石墨的熔點(diǎn)為3850±50℃，沸點(diǎn)為 4250℃，即使經(jīng)超高溫電弧灼燒，重量的損失很小，熱膨脹系數(shù)也很小。石墨強(qiáng)度隨溫度提高而加強(qiáng)，在 2000℃時(shí)，石墨強(qiáng)度提高一倍。導(dǎo)電、導(dǎo)熱性： 石墨的導(dǎo)電性比一般非金屬礦高一百倍。 導(dǎo)熱性超過鋼、 鐵、鉛等金屬材料。

導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而降低， 甚至在極高的溫度下， 石墨成絕熱體。 石墨能夠?qū)щ娛且驗(yàn)槭忻總€(gè)碳原子與其他碳原子只形成 3 個(gè)共價(jià)鍵 ,每個(gè)碳原子仍然保留 1 個(gè)自由電子來傳輸電荷。

潤滑性：石墨的潤滑性能取決于石墨鱗片的大小， 鱗片越大， 摩擦系數(shù)越小， 潤滑性能越好?；瘜W(xué)穩(wěn)定性：石墨在常溫下有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，能耐酸、耐堿和耐有機(jī)溶劑的腐蝕。

可塑性：石墨的韌性好，可碾成很薄的薄片。

抗熱震性： 石墨在常溫下使用時(shí)能經(jīng)受住溫度的劇烈變化而不致破壞， 溫度突變時(shí)， 石墨的體積變化不大，不會產(chǎn)生裂紋。

石墨現(xiàn)今的主要用途：

作耐火材料。

作導(dǎo)電材料。

作耐磨潤滑材料。

用于石油化工、濕法冶金、酸堿生產(chǎn)、合成纖維、造紙等工業(yè)部門。

作鑄造、翻砂、壓模及高溫冶金材料。

用于原子能工業(yè)和國防工業(yè)。

石墨可作鉛筆芯、顏料、拋光劑。

現(xiàn)今石墨開始逐漸取代銅做電極原料，有著很大的潛力。

主要原因如下：

加工速度更快： 通常情況下， 石墨的機(jī)械加工速度能比銅快 2~5 倍；而放電加工速度比銅快2~3 倍。材料更不容易變形：在薄筋電極的加工上優(yōu)勢明顯；銅的軟化點(diǎn)在 1000 度左右，容易因受熱而產(chǎn)生變形；石墨的升華溫度為 3650 度；熱膨脹系數(shù)僅有銅的 1/30 。重量更輕：石墨的密度只有銅的 1/5 ，大型電極進(jìn)行放電加工時(shí)，能有效降低機(jī)床（ EDM）的負(fù)擔(dān)；更適合于在大型模具上的應(yīng)用。

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