ما الدور الذي تلعبه رقائق الجرافيت في حياتنا؟

هناك نوعان من الجرافيت، أحدهما هو الجرافيت الطبيعي، والآخر هو الجرافيت الاصطناعي. مع تحسين تكنولوجيا التصنيع، فإن وظيفة الجرافيت الاصطناعي ليست أقل شأنا من وظيفة الجرافيت الطبيعي في كثير من الحالات. ومع ذلك ، حافظ الجرافيت الطبيعي دائمًا على مزاياه الفريدة في بعض المجالات.

من بين موارد الجرافيت الطبيعية، يتميز الجرافيت المتقشر (الجرافيت البلوري) بتخزين منخفض، وقيمة عالية، وموصلية حرارية جيدة، ومقاومة للتشحيم والأكسدة، والتي تستخدم على نطاق واسع في الصناعات المعدنية والآلات والصناعات الكيماوية والحراريات والفضاء وغيرها من الصناعات، فضلاً عن كونها واحدة من المواد غير المعدنية الأساسية لتطوير التكنولوجيا الحديثة عالية التقنية.

الجرافيت المتقشر هو واحد من أكثر المعادن طفوًا في الطبيعة بسبب هيكله المتقشر وخصائصه السطحية الجيدة. مع تطور تكنولوجيا التسخين وتكنولوجيا الترشيح الحمضي، تزداد نقاوة الجرافيت أكثر فأكثر. عندما تصل نقاوة الجرافيت إلى 99% ~ 99.99% أو أعلى، فقد تم استخدامه على نطاق واسع في مركبات الكربون وصناعة الإلكترونيات ومواد الاحتكاك والتشحيم وغيرها من المجالات.

الجرافين

الجرافين هو نوع من المواد الكربونية ذات مساحة سطح محددة عالية جدًا وإمكانات تطبيق واسعة، وهو متفوق بشكل كبير على المنتجات الأخرى من حيث السعة المحددة والتكلفة وعمر الخدمة.

ترتبط المواد الخام بشكل أساسي بأنواع المنتجات وطرق التحضير. على سبيل المثال، المواد الخام للتجريد الميكانيكي والنمو الفوقي واختزال أكسيد الجرافيت كلها من الجرافيت الطبيعي المتقشر (البلوري)، ومن بينها الجرافيت ذو القشرة الكبيرة الذي يعتبر أكثر ملاءمة لتوليد الجرافين؛ أما المواد الخام لأغشية الجرافين الرقيقة المحضرة بطريقة الترسيب الغازي فهي الغاز المحتوي على الكربون، والذي لا علاقة له بالجرافيت.

الجرافيت الموسع

كنوع جديد من المواد الكربونية الوظيفية، فإن الجرافيت الموسع (EG) هو مادة فضفاضة ومسامية تشبه الدودة يتم الحصول عليها بواسطة قشور الجرافيت الطبيعي بعد الإقحام والغسيل والتجفيف والتمدد في درجات الحرارة العالية. يجب استخدام الجرافيت واسع النطاق لصنع الجرافيت الموسع، في حين لا يمكن استخدام الجرافيت ذي الحبيبات الدقيقة أو يصعب استخدامه.

بالإضافة إلى الخصائص الممتازة للجرافيت الطبيعي مثل مقاومة البرودة والحرارة ومقاومة التآكل والتشحيم الذاتي، يتميز الجرافيت الموسع أيضًا بخصائص مثل النعومة ومرونة الضغط والامتصاص والتنسيق البيئي البيئي والتوافق الحيوي ومقاومة الإشعاع التي لا يمتلكها الجرافيت الطبيعي. يحتوي الجرافيت الموسع على مجموعة واسعة من التطبيقات، ويمكن استخدامه كمادة حشو مقاومة للحريق، والضمادات الطبية، ولكن يمكن أيضًا معالجته في الجرافيت المرن لمواد الختم.

مادة بطارية الكاثود الجرافيت

يتمتع الجرافيت بموصلية ممتازة، وهي أعلى 100 مرة من المعادن غير المعدنية العامة. إنها مادة الكاثود الأكثر استخدامًا على نطاق واسع لبطاريات الليثيوم أيون. يمكن استخدام كل من الجرافيت المتقشر والجرافيت الاصطناعي كمواد أنود للبطاريات، وكلاهما له مزاياه. ومع ذلك، لا يمكن استخدام الجرافيت الشبيه بالتربة كمواد أنود للبطاريات بسبب انخفاض سعته.

يتمتع الجرافيت الشبيه بالتربة بالعديد من المزايا مثل السعر المنخفض، والتوصيل الإلكتروني العالي، ومعامل انتشار أيونات الليثيوم العالي، وسعة التضمين العالية، وإمكانية التضمين المنخفضة. ومع ذلك ، فإن لها عتبة تطبيق عالية تتطلب بيئة معالجة عالية وتكنولوجيا معالجة للمؤسسات. سعر الجرافيت الاصطناعي مرتفع وعتبة التطبيق منخفضة، بالإضافة إلى أنه لا يتطلب تكنولوجيا معالجة عالية، كما أنه يتطور بسرعة. باختصار، هناك كل من الجرافيت البلوري والجرافيت الاصطناعي في بطاريات الهواتف المحمولة والكاميرا في الوقت الحاضر، ونسبة كل منهما متشابهة.

المواد الحرارية

يتمتع الجرافيت المتقشر نفسه بمقاومة ممتازة للصدمات الحرارية ومقاومة تآكل الخبث، ومنتجاته لها نفس مقاومة درجات الحرارة العالية، وخصائص القوة العالية، والتي تستخدم على نطاق واسع في صناعة الذهب من الحراريات والطلاءات المتقدمة مثل عامل حماية السبائك في صناعة الصلب، وبطانة الأفران المعدنية، وطوب الكربون المغنيسيا، وبوتقة الجرافيت وما إلى ذلك.

مواد التشحيم

يأتي التشحيم الجيد لمادة الجرافيت من البنية البلورية للجرافيت. من بينها، فإن تزييت الجرافيت واسع النطاق أفضل من الجرافيت واسع النطاق، وكلما كان مقياس الجرافيت أكبر، كلما كان معامل الاحتكاك أقل، كلما كان التشحيم أفضل.

غالبًا ما يستخدم الجرافيت المتقشر كمواد تشحيم في الصناعة الميكانيكية. يعد مستحلب الجرافيت الناتج عن المعالجة العميقة مادة تشحيم جيدة للعديد من عمليات معالجة المعادن (سحب الأسلاك، وسحب الأنبوب). بالإضافة إلى ذلك، يتم تقليل مواد التشحيم إلى حد كبير عند استخدامها بسرعة عالية ودرجة حرارة عالية وضغط مرتفع، في حين أن مواد الجرافيت المقاومة للتآكل لا تزال تعمل في 200 ~ 2000 ℃ وسرعات عالية بدون مواد تشحيم. في الكثير من معدات نقل الوسائط المسببة للتآكل، سيتم استخدام مادة الجرافيت أيضًا على نطاق واسع لصنع كوب المكبس وحلقة الختم والمحمل، بحيث لا تحتاج العملية أيضًا إلى إضافة مواد تشحيم.