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鱗片石墨在我們生活中起到了什么作用?

發表于: 2019-01-03 17:50:04 文章來源:青島晨陽石墨有限公司

  

石墨分為天然石墨和人造石墨兩種。隨著制造技術的進步,人造石墨在許多情況下的性能都不低于天然石墨。然而,在某些領域,天然石墨一直保持著其獨特的優勢。

 

在天然石墨資源中,鱗片石墨(晶質石墨)儲量少、價值高,具有良好的導電導熱性、潤滑性和抗氧化性,被廣泛應用于冶金、機械、化工、耐火材料、航空航天等工業,是當今高新技術發展必不可少的非金屬材料之一。

 

天然鱗片石墨剝片

 

鱗片石墨結構呈片狀及良好的表面性質,使其具有良好的天然可浮性,是自然界中可浮性最好的礦物之一。根據鱗片大小,鱗片石墨可分為大鱗片石墨(粒徑在0.3mm0.18mm0.15mm)和細鱗片石墨(粒徑低于0.15mm)。不過相比而言,大鱗片石墨在市場和應用方面更具優勢,相同品位的大鱗片石墨價格也遠超細鱗片石墨。

 

鱗片石墨的應用

 

與石墨應用休戚相關的,是石墨的純度。可以說,技術上的提純是石墨原料加工為石墨材料的前提,之后根據所應用的領域,石墨還需在粒度、形貌或性能上進行再加工。具體的提純操作,大家可點擊右側跳轉閱讀《石墨如何提高純度,研究者們這么做!》。

 

隨著加熱技術和酸浸技術的進步,能夠獲得的石墨純度越來越高,當純度達到含碳量99%99.99%甚至更高后,石墨在碳復合材料、電子工業、摩擦材料、潤滑等領域也有了更廣泛的應用。

 

1、石墨烯

 

石墨烯是一種具有極高的比表面積、應用潛力廣泛的碳材料,在比容量、成本、壽命等較其他產品有顯著的卓越性,其制作原料主要與產品種類及制備方法有關。

 

如機械剝離法、外延生長法、氧化石墨還原法的原材料都為天然鱗片(晶質)石墨,其中大鱗片石墨更利于石墨烯的生成;而通過氣相沉積法制備的石墨烯薄膜原料則是含碳氣體,與石墨沒有任何關系。

 

2膨脹石墨

 

作為一種新型功能性碳素材料,膨脹石墨(EG)是由天然石墨鱗片經插層、水洗、干燥、高溫膨化得到的一種疏松多孔的蠕蟲狀物質,制作須使用大鱗片石墨,細粒級的不能使用或者很難使用。

 

EG除了具備天然石墨本身的耐冷熱、耐腐蝕、自潤滑等優良性能以外,還具有天然石墨所沒有的柔軟、壓縮回彈性、吸附性、生態環境協調性、生物相容性、耐輻射性等特性。用途廣泛,可作防火填料、醫用敷料使用,也可處理成柔性石墨作密封材料使用。

 

3、石墨負極電池材料

 

石墨導電性能優異,比一般非金屬礦高100倍,是目前應用最廣泛的鋰離子電池負極材料。鱗片石墨和人造石墨均可用于電池負極材料,二者各有優勢,但土狀石墨由于電容太低,無法作為石墨負極電池材料。

 

鱗片石墨具有價格低,電子導電率高、鋰離子擴散系數大、嵌埋容量高和嵌埋電位低等諸多優點,但是應用門檻高,對企業的加工環境和加工技術要求較高,在我國主要應用在手機和照相機電池領域,應用企業則有有深圳貝特瑞公司等。人造石墨價格較高,但應用門檻低,對加工技術要求不高,目前也在迅速發展中。總之,目前手機、照相機電池中既有晶質石墨,也有人造石墨,二者所占比例相似。

 

4、耐火材料

 

鱗片石墨本身具有優良的抗熱震性和抗渣侵蝕性能,制成制品后同樣具有耐高溫、高強度的性質,被廣泛用于治金工業的高級耐火材料與涂料,如在煉鋼中作鋼錠的保護劑、冶金爐的內襯、鎂碳磚、坩堝等等,但需要注意的是制造坩堝時最好使用大鱗片石墨。

 

5、潤滑材料

 

石墨材料良好的潤滑性源于石墨晶體結構。其中,大鱗片石墨的潤滑性要優于細鱗片石墨,石墨鱗片越大,摩擦系數越低,潤滑性就越好。鱗片石墨常在機械工業中作潤滑劑使用,經深加工產出的石墨乳,是許多金屬加工(拔絲、拉管)時的良好潤滑劑。

 

另外,潤滑油在高速、高溫、高壓的條件下使用會大打折扣,而石墨耐磨材料在200~2000℃溫度及高速狀態下無須潤滑油也能工作。在許多輸送腐蝕介質的設備,也會廣泛采用石墨材料制成活塞杯,密封圈和軸承,這樣運轉時也勿需加入潤滑油。