الفرق بين الجرافيت الطبيعي والجرافيت الصناعي

الجرافيت الطبيعي غني بالمادة العضوية الكربونية تحت تأثير طويل الأمد من البيئة الجيولوجية ذات درجة الحرارة العالية والضغط العالي، وهو هدية من الطبيعة. يتم تحديد خصائص عملية الجرافيت الطبيعي بشكل رئيسي بواسطة شكله البلوري. المعادن الجرافيتية ذات الأشكال البلورية المختلفة لها قيم صناعية واستخدامات مختلفة.

هناك أنواع أكثر من الجرافيت الطبيعي، وفقًا للاختلاف في الشكل البلوري، يُقسم الجرافيت الطبيعي إلى ثلاثة أنواع: الجرافيت الكثيف البلوري، الجرافيت الصفائحي والجرافيت الكريبتوكريستالي.

الجرافيت الاصطناعي يشبه البلورات المتعددة في علم البلورات. هناك أنواع عديدة من الجرافيت الاصطناعي وتقنيات إنتاج مختلفة. بمعنى واسع، يمكن الإشارة إلى جميع مواد الجرافيت التي تم الحصول عليها من الكربنة العضوية ومعالجة الجرافيت بدرجة حرارة عالية بشكل جماعي باسم الجرافيت الاصطناعي، مثل ألياف الكربون (الجرافيت)، والكربون الحراري (الجرافيت)، ورغوة الجرافيت، إلخ.

01 هيكل البلور

التطور البلوري للجرافيت الطبيعي أكثر كمالًا، حيث تكون درجة الجرافيت في الجرافيت الصفائحي الطبيعي عادةً فوق 98%، بينما درجة الجرافيت في الجرافيت الميكروكريستالي الطبيعي عادةً أقل من 93%.

تعتمد درجة تبلور الجرافيت الصناعي على المواد الخام ودرجة حرارة المعالجة الحرارية. وبشكل عام، كلما ارتفعت درجة حرارة المعالجة الحرارية، زادت درجة الجرافيت. وفي الإنتاج الصناعي الحالي للجرافيت الصناعي، عادةً ما تكون درجة الجرافيت أقل من 90%.

02 الهيكل التنظيمي

الجرافيت الطبيعي الرقيق هو بلورة واحدة ذات هيكل بسيط نسبيًا، يحتوي فقط على عيوب بلورية (عيوب نقطية، تشوهات، عيوب تكديس، إلخ)، ويظهر خصائص هيكلية غير متجانسة على المستوى الكياني. حبيبات الجرافيت الطبيعي البلوري الدقيق صغيرة، والحبيبات مرتبة بشكل غير منظم، وهناك مسام بعد إزالة الشوائب، مما يُظهر خصائص هيكلية متجانسة على المستوى الكياني.

يمكن اعتبار الجرافيت الاصطناعي نوعًا من المواد متعددة المراحل، بما في ذلك مرحلة الجرافيت المحولة بواسطة جزيئات كربونية مثل فحم البترول أو فحم الكوك، ومرحلة الجرافيت المحولة بواسطة رابط فحم الفحم المغلف حول الجزيئات، والمسام المتكونة من تراكم الجسيمات أو رابط فحم الفحم بعد المعالجة الحرارية.

03 الشكل الفيزيائي

يوجد الجرافيت الطبيعي عادة في شكل مسحوق ويمكن استخدامه بمفرده، ولكنه يستخدم عادة بالاشتراك مع مواد أخرى.

شكل الجرافيت الصناعي أكثر تنوعًا، حيث يوجد على شكل مسحوق، ألياف وقطع، والمعنى الضيق للجرافيت الصناعي يُشير عادة إلى القطع، عندما يُستخدم لتشكيله إلى شكل معين.

04 الخصائص الفيزيائية والكيميائية

يتشابه الجرافيت الطبيعي والجرافيت الصناعي في بعض الخصائص، ولكنهما يتباينان في الأداء. على سبيل المثال، يعتبر كل من الجرافيت الطبيعي والجرافيت الصناعي موصلات جيدة للحرارة والكهرباء، ولكن بالنسبة لنفس النقاء وحجم الجزيئات من مسحوق الجرافيت، فإن أداء نقل الحرارة وموصلية الجرافيت الطبيعي الرقيق هو الأفضل، بينما يأتي الجرافيت الطبيعي البلوري الدقيق في المرتبة الثانية، ويكون الجرافيت الصناعي الأقل فعالية.

يمتلك الجرافيت خصائص جيدة من حيث الانزلاق وبعض الفراغية، حيث إن تطوير البلورات من الجرافيت الطبيعي الرقيق أكثر كمالًا، ويمتلك معامل احتكاك منخفض، وأفضل خصائص انزلاق، وأعلى فراغية، بينما يكون الجرافيت البلوري الكثيف والجرافيت المتكرر والجرافيت الصناعي أقل جودة.

05 مجالات التطبيق

يمتلك الجرافيت العديد من الخصائص الممتازة، لذا فهو يُستخدم على نطاق واسع في مجالات المعادن والآلات والكهرباء والكيمياء والنسيج والدفاع الوطني وغيرها من القطاعات الصناعية. تشترك مجالات تطبيق الجرافيت الطبيعي والجرافيت الصناعي في بعض الأجزاء، ولكن هناك أيضًا أماكن مختلفة.

في صناعة المعادن، يمكن استخدام الجرافيت الطبيعي الرقيق في إنتاج المواد المقاومة للحرارة مثل الطوب المغنسيوم الكربوني والطوب الألمنيوم الكربوني بسبب مقاومته الجيدة للأكسدة.

يمكن استخدام الجرافيت الصناعي كإلكترود في تصنيع الفولاذ، ولكن من الصعب استخدام الإلكترود المصنوع من الجرافيت الطبيعي في الظروف القاسية لأفران تصنيع الفولاذ الكهربائية.

في صناعة الميكانيكا، تُستخدم مواد الجرافيت عادةً كمواد مقاومة للتآكل والتزييت. يحتوي الجرافيت الطبيعي الرقيق على خصائص انزلاق جيدة وغالبًا ما يُستخدم كمضاف في زيت التشحيم.

يمكن أيضًا استخدام خليط الجرافيت الطبيعي والراتنج البوليمري في الحقول المذكورة أعلاه، ولكن مقاومة التآكل ليست جيدة مثل الجرافيت الصناعي.

يمتلك الجرافيت الصناعي خصائص مقاومة للتآكل، وموصلية حرارية جيدة، ونفاذية منخفضة، ويُستخدم على نطاق واسع في الصناعة الكيميائية لصناعة المبادلات الحرارية، وخزانات التفاعل، وأبراج الامتصاص، والفلاتر وغيرها من المعدات.

يمكن أيضًا استخدام الجرافيت الطبيعي ومواد الراتينج البوليمرية في المجالات المذكورة أعلاه، لكن الموصلية الحرارية ومقاومة التآكل ليست جيدة مثل الجرافيت الاصطناعي.