Kāpēc grafīts izceļas gan kā smērviela, gan elektrods: materiāls, kas meistarās ar divām lomām 

Rūpnieciskos lietojumos ir daži materiāli, kas konkurē ar daudzpusību. Tas izceļas, izpildot divas šķietami pretrunīgas funkcijas: darbojas kā sausa smērviela un kalpo kā augstas veiktspējas elektrods. Šī divkāršā funkcionalitāte izriet no grafīta unikālās fizikāli ķīmiskās struktūras - izņēmuma slāņainas kristāliskās arhitektūras un izcilās elektriskās vadītspējas kombinācijas.

Grafīts kā smērviela: molekulārais slīdēšana ekstrēmos apstākļos

Grafīts darbojas ārkārtīgi labi vidē, kur parastās smērvielas neizdodas. Tas ir saistīts ar tās slāņaino struktūru, kas sastāv no sakrautiem sešstūra oglekļa slāņiem, kurus kopā tur vāji van der Waals spēki. Šie slāņi viegli slīd pāri viens otram, nodrošinot dabisku zemas berzes saskarni.

Atšķirībā no eļļām vai smērvielām, kas ir atkarīgas no viskozitātes, grafīts darbojas kā cietā stāvokļa smērviela caur tās iekšējo struktūru. Tas padara to īpaši piemērotu:

1.Aerspace lietojumprogrammas: Grafīta pārklājumi samazina motora un turbīnu komponentu nodilumu ar augstu vakuumu un termisko spriegumu.

2.Automotive Transmisions: Grafīts nodrošina vienmērīgu darbību, kur ātrgaitas rotācijas izraisa parasto smērvielu izkliedi.

3. Precīzijas mehānismi: Izmanto slēdzenēs un smalkos instrumentos, kur eļļa var piesaistīt putekļus, grafīts nodrošina tīru un sausu eļļošanu.

Grafīts kā elektrods: vadītspēja ar strukturālu noturību

Grafīta kā elektrodu loma ir pamatota ar tā delokalizēto π-elektronu tīklu. Katrs oglekļa atoms sešstūra plaknē veido trīs kovalentās saites, un ceturtais elektrons var pārvietoties, kā rezultātā ir augsta elektriskā vadītspēja plaknē.

Bet tikai ar vadītspēju nepietiek. Elektriskās loka krāsnīs (EAF) un elektrolīzes sistēmās elektrodiem ir jāiztur:

1. Extremely augsta temperatūra (līdz 3500 ° C loka izdalīšanās laikā)

2. Ķīmiski agresīva vide

3.Mehāniskā erozija no arcing un plūsmas

Grafīts atbilst šīm prasībām, pateicoties tā:

1.: Tas joprojām ir strukturāli stabils un sublimāts, nevis sadalās augstā temperatūrā.

2. Ķīmiskā inertība: Tas iztur oksidāciju un koroziju gan skābos, gan pamata elektrolītos.

3. Papildu apstrādājamība: Iespējo sarežģītu elektrodu dizainu, būtisku elektrisko izlādes apstrādei (EDM) un nepārtrauktai liešanai.

Lietojumprogrammas spektrs: funkcija atbilst formai

Sausa eļļošanas pielietojums

1.Jet dzinēji un kosmiskās aviācijas sistēmas: Aizsardzības pārklājumi samazina nodilumu zem termiskās un vakuuma galējībām.

2.Vacuum metalurģija: Eļļo kustīgas detaļas bez piesārņojošas jutīgas vides.

3. Augstas precizitātes aprīkojums: Novērš mehānisku sagrābšanu mikro-kustības komplektos.

Elektrodu lietojumprogrammas

1.Alumīnija elektrolīze: Grafīta elektrodi nodrošina strāvu izkausētās kriolīta vannās, nereaģējot ķīmiski.

2.Litium-jonu baterijas: Anoda materiāli, kas parasti izmanto grafītu, lai interkalētos litija jonos, lādēšanas izskrēšanas ciklu laikā.

3.EDM apstrāde: Iespējo augstu precizitāti instrumentu tērauda un veidņu veidošana ar konsekventu dimensiju stabilitāti.

4.STEEL ražošana: UHP grafīta elektrodu piedziņas loka krāsnis, kas izkausē tērauda lūžņus jaunos sakausējuma produktos.

Secinājums: oglekļa multitool

Grafīta spēja veikt ļoti atšķirīgās lomās izriet no tā atomu līmeņa dizaina. Tās slāņainas eļļošanas un elektroniskās vadītspējas kombinācija ir padarījusi to par neaizstājamu nozarēs, sākot no metalurģijas līdz enerģijas uzkrāšanai.

Sākot no kosmiskās gultņu līdz akumulatora šūnām, grafīts joprojām ir viens no tehnoloģiski svarīgākajiem un strukturāli elegantajiem materiāliem mūsdienu ražošanā.