石墨,作为碳的一种同素异形体,呈现为灰黑色且不透明的固体。它化学性质极为稳定,耐热性良好,电热传导性与耐腐蚀性佳,润滑性强,重量轻且易于加工,这些特性让石墨有着广泛的适用范围,在2000℃以上的高温领域更是独特,几乎没有其他材料能像石墨这样稳定使用。
那么石墨材料都包含哪些种类呢?
一、等静压石墨
通过等静压技术成型制成的特种石墨就是等静压石墨。在成型过程中,其受到液体或者气体均匀不变压强的作用,这使得它具备诸多优点,比如成型规格比较大,坯料组织结构均匀,密度和强度高,并且具有各向同性(这一特性与尺寸、形状、取样方向没有关系)。所以,等静压石墨也被叫做各向同性石墨。
等静压石墨的应用非常广泛,像硬质合金(可用于真空炉发热器、烧结板等)、采矿(制造钻头模具)、化工(制作换热器和防腐件)、冶金(石墨坩埚)、机械(机械密封)、宇航(如喷嘴)、石墨反应堆(作为减速材和反射材)等领域都有它的身影。
二、高纯石墨
高纯石墨指的是含碳量在99.99%以上的石墨,在很多行业都被广泛应用。在冶金工业里是高级耐火材料与涂料;在军事工业中是火工材料安定剂;轻工业中用于铅笔芯的制作;电气工业中的碳刷、电池工业的电极、化肥工业的催化剂添加剂等也都有它的一席之地。
高纯石墨的特点显著,具有高强度、高密度、高纯度、高化学稳定性、结构致密均匀、耐高温、导电率高、耐磨性好、自润滑、易加工等特点。在冶金、化工、航天、电子、机械、核能等工业领域都是不可或缺的材料。特别是大规格高质量的高纯石墨,作为替代性材料,在高科技、新技术领域有着很大的应用潜力和广阔前景。
三、中粗石墨
中粗石墨的含碳量在99%以上。其硬度较高,在莫氏硬度标尺里大约处于1.5 – 3之间,在自然界中是较为坚硬的物质。凭借这一特性,中粗石墨在多个工业领域得到应用,像石墨电极、石墨模具和石墨切削工具等都可以使用中粗石墨来制作。在粉末冶金、电子行业、机械制造、工业模具、负极材料、污水处理、有色金属、化工、新能源等众多行业当中,都发挥着重要的作用。
四、石墨烯
石墨烯是由单层石墨原子构成的二维材料。它具有高度的导电性、导热性和很强的机械强度。这种材料有着许多独一无二的物理和化学性质,这使得它在电子器件、传感器、储能材料等好多领域都被广泛运用。其制备方法包括机械剥离法、化学气相沉积法和还原氧化石墨烯等。
五、膨胀石墨
膨胀石墨属于经过特殊加工处理的石墨材料。它的密度较低,膨胀率比较高。在高温环境下,膨胀石墨会迅速膨胀,进而形成多孔的结构,这种多孔结构使它具备良好的隔热性能。所以,膨胀石墨常常被当作隔热材料、填充材料和吸附剂等产品来使用。而且,根据不同的行业需求,膨胀石墨的膨胀率是可以调整的,这大大增加了它的适用性。
六、胶体石墨
胶体石墨主要有以下特性:
(1)润滑性。在一些摩擦强度较大的机械装置中,涂抹胶体石墨后,会在摩擦的机械表面形成一层润滑薄膜,这样能够减小摩擦阻力,降低摩擦产生的温度,避免机械因过热而烧坏或者卡死的情况发生,从而延长机械的工作寿命。
(2)隔热性。由于胶体石墨膜面垂直方向具备隔热的作用,在热蒸汽汽缸和透平螺旋桨等方面被广泛应用。
(3)具有优良的导电性和导热性,并且成膜比较均匀。在电子工业里,胶体石墨可用于防止反光、抑制电子二次反射以及消除静电。