تفاوت بین گرافیت طبیعی و گرافیت مصنوعی

2025-03-26

گرافیت طبیعی تحت تأثیر عمل مداوم دما و فشار بالا در محیط‌های زمین‌شناسی غنی از مواد آلی کربنی است و هدیه‌ای از طبیعت محسوب می‌شود. ویژگی‌های فرآیندی گرافیت طبیعی عمدتاً توسط ریخت‌شناسی بلوری آن تعیین می‌شود. مواد معدنی گرافیت با ریخت‌شناسی بلوری متفاوت دارای ارزش‌ها و کاربردهای صنعتی متفاوتی هستند.

انواع مختلفی از گرافیت طبیعی وجود دارد که بر اساس ریخت‌شناسی بلوری متفاوت، به سه نوع گرافیت بلوری متراکم، گرافیت ورقه‌ای و گرافیت میکروکریستالی تقسیم می‌شود.

گرافیت مصنوعی معادل پلی‌کریستال‌ها در علم بلورشناسی است. انواع مختلفی از گرافیت مصنوعی وجود دارد و تکنیک‌های تولید متفاوتی دارد. به طور کلی، تمام مواد گرافیتی به دست آمده از کربنیزاسیون آلی و عملیات دما بالا می‌توانند به طور مشترک به عنوان گرافیت مصنوعی نامیده شوند، مانند الیاف کربن (گرافیت)، کربن تجزیه شده (گرافیت)، فوم گرافیتی و غیره.

۰۱ ساختار کریستالی

توسعه کریستالی گرافیت طبیعی به طور کامل‌تر است، درجه گرافیتی شدن گرافیت ورقه‌ای طبیعی معمولاً بالای ۹۸٪ است، در حالی که درجه گرافیتی شدن گرافیت میکروکریستالی طبیعی معمولاً زیر ۹۳٪ است.

درجه توسعه کریستالی گرافیت مصنوعی به مواد خام و دماهای عملیات حرارتی بستگی دارد. به طور کلی، هر چه دمای عملیات حرارتی بالاتر باشد، درجه گرافیتی شدن بالاتر است. در تولید صنعتی کنونی گرافیت مصنوعی، درجه گرافیتی شدن معمولاً کمتر از ۹۰٪ است.

۰۲ ساختار سازمانی

گرافیت ورقه‌ای طبیعی یک کریستال منفرد با ساختاری نسبتاً ساده است که فقط دارای نقص‌های بلوری (نقص‌های نقطه‌ای، ناهنجاری‌ها، عیوب انباشته و غیره) است و در سطح ماکروسکوپی ویژگی‌های ساختاری ناهمسانگرد را نشان می‌دهد. دانه‌های گرافیت میکروکریستالی طبیعی کوچک هستند، دانه‌ها به طور نامنظم چیده شده‌اند و پس از حذف ناخالصی‌ها حفره‌هایی نشان داده می‌شود که ویژگی‌های ساختاری همسانگرد را در سطح ماکروسکوپی نشان می‌دهد.

گرافیت مصنوعی می‌تواند به‌عنوان نوعی ماده چندفازی در نظر گرفته شود، که شامل فاز گرافیتی است که توسط ذرات کربنی مانند کک نفتی یا کک قیر تبدیل شده، فاز گرافیتی که توسط چسب قیر زغال‌سنگ که اطراف ذرات را پوشانده، تبدیل شده و حفره‌هایی که توسط تجمع ذرات یا چسب قیر زغال‌سنگ بعد از درمان حرارتی تشکیل شده‌اند.

۳ شکل فیزیکی

گرافیت طبیعی معمولاً به صورت پودر وجود دارد و می‌تواند به تنهایی استفاده شود، اما معمولاً در ترکیب با مواد دیگر استفاده می‌شود.

شکل گرافیت مصنوعی بیشتر است، هم به صورت پودر، الیاف و بلوک، و به معنای خاص گرافیت مصنوعی معمولاً بلوک است، زمانی که برای پردازش به شکل معینی استفاده می‌شود.

۴ خواص فیزیکی و شیمیایی

گرافیت طبیعی و گرافیت مصنوعی دارای مشترکات هستند و همچنین تفاوت‌هایی در عملکرد دارند. به عنوان مثال، گرافیت طبیعی و گرافیت مصنوعی هادی‌های خوبی برای گرما و برق هستند، اما برای همان خلوص و اندازه ذرات پودر گرافیت، عملکرد انتقال حرارت و هدایت گرافیت ورقه‌ای طبیعی بهترین است، گرافیت میکروکریستالی طبیعی در مرتبه دوم و گرافیت مصنوعی پایین‌ترین است.

گرافیت دارای لیزخوردگی خوب و پلاستیکیت معینی است، توسعه کریستالی گرافیت ورقه‌ای طبیعی کامل‌تر است، ضریب اصطکاک آن کم است، بهترین لیزخوردگی، بالاترین پلاستیکیت را دارد و گرافیت کریستالی متراکم و گرافیت کریپتوکریستالی و گرافیت مصنوعی ضعیف است.

۵ زمینه‌های کاربرد

گرافیت دارای بسیاری از خواص عالی است، بنابراین به طور گسترده‌ای در بخش‌های صنعتی مانند متالورژی، ماشین‌آلات، الکتریک، شیمی، نساجی، دفاع ملی و سایر صنایع استفاده می‌شود. زمینه‌های کاربرد گرافیت طبیعی و گرافیت مصنوعی دارای قسمت‌های مشترک هستند، اما همچنین مکان‌های متفاوتی دارند.

در صنعت متالورژی، گرافیت ورقه‌ای طبیعی به دلیل مقاومت خوب در برابر اکسیداسیون می‌تواند برای تولید مواد نسوزی مانند آجر کربنی منیزیم و آجر کربنی آلومینیوم استفاده شود.

گرافیت مصنوعی می‌تواند به عنوان الکترود برای تولید فولاد استفاده شود، اما الکترود ساخته شده از گرافیت طبیعی در شرایط سخت کوره‌های الکتریکی تولید فولاد دشوار است که استفاده شود.

در صنعت مکانیکی، مواد گرافیتی معمولاً به عنوان مواد مقاوم در برابر سایش و لیزدهنده استفاده می‌شوند. گرافیت ورقه‌ای طبیعی دارای لیزخوردگی خوبی است و اغلب به عنوان افزودنی در روغن‌های روانکار استفاده می‌شود.

گرافیت طبیعی و کامپوزیت‌های رزین پلیمری همچنین می‌توانند در زمینه‌های بالا استفاده شوند، اما مقاومت در برابر سایش آن‌ها به خوبی گرافیت مصنوعی نیست.

گرافیت مصنوعی دارای ویژگی‌های مقاومت در برابر خوردگی، هدایتی حرارتی خوب و نفوذپذیری پایین است و به طور گسترده‌ای در صنعت شیمیایی برای ساخت مبدل‌های حرارتی، مخزن‌های واکنش، برج‌های جذب، فیلترها و سایر تجهیزات استفاده می‌شود.

گرافیت طبیعی و کامپوزیت‌های رزین پلیمری همچنین می‌توانند در زمینه‌های بالا استفاده شوند، اما هدایتی حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی آن‌ها به خوبی گرافیت مصنوعی نیست.