Differenza tra grafite naturale e grafite artificiale

La grafite naturale è ricca di sostanza organica in carbonio sotto l'azione a lungo termine di un ambiente geologico ad alta temperatura e alta pressione, è un dono della natura. Le caratteristiche del processo della grafite naturale sono determinate principalmente dalla sua morfologia cristallina. I minerali di grafite con diversa morfologia cristallina hanno diversi valori industriali e usi.

Ci sono più tipi di grafite naturale, secondo la diversa morfologia cristallina, la grafite naturale è divisa in tre tipi: grafite cristallina densa, grafite a scaglie e grafite criptocristallina.

La grafite artificiale è analoga ai policristalli nella cristallografia. Ci sono molti tipi di grafite artificiale e diverse tecniche di produzione. In senso ampio, tutti i materiali di grafite ottenuti mediante carbonizzazione organica e trattamento ad alta temperatura di grafitizzazione possono essere collettivamente definiti grafite artificiale, come fibra di carbonio (grafite), carbonio pirolettico (grafite), schiuma di grafite, ecc..

01 Struttura Cristallina

Lo sviluppo cristallino della grafite naturale è più perfetto, il grado di grafitizzazione della grafite naturale a scaglie è solitamente sopra il 98%, mentre il grado di grafitizzazione della grafite naturale microcristallina è solitamente sotto il 93%.

Il grado di sviluppo cristallino della grafite artificiale dipende dalle materie prime e dalla temperatura del trattamento termico. In generale, maggiore è la temperatura del trattamento termico, maggiore è il grado di grafitizzazione. Attualmente, nella produzione industriale di grafite artificiale, il suo grado di grafitizzazione è solitamente inferiore al 90%.

02 Struttura Organizzativa

La grafite naturale a scaglie è un singolo cristallo con una struttura relativamente semplice, con soli difetti cristallografici (difetti puntuali, dislocazioni, difetti di impilamento, ecc.) e mostra macroscopicamente caratteristiche strutturali anisotrope. I grani di grafite microcristallina naturale sono piccoli, i grani sono disordinatamente disposti e ci sono pori dopo la rimozione delle impurità, mostrando caratteristiche strutturali isotrope a livello macroscopico.

Il grafite artificiale può essere considerato una sorta di materiale multifase, comprendente la fase di grafite trasformata da particelle carboniose come coke di petrolio o coke di catrame, la fase di grafite trasformata da legante di catrame di carbone rivestito intorno alle particelle e i pori formati dall'accumulo di particelle o dal legante di catrame di carbone dopo il trattamento termico.

03 Forma fisica

Il grafite naturale di solito esiste in forma pulverulenta e può essere utilizzato da solo, ma viene solitamente usato in combinazione con altri materiali.

La forma del grafite artificiale è più variegata, comprendendo polvere, fibra e blocco, e nel senso stretto del termine, il grafite artificiale è di solito sotto forma di blocco, quando viene lavorato per assumere una certa forma.

04 Proprietà fisiche e chimiche

Il grafite naturale e il grafite artificiale presentano delle affinità, ma esistono anche delle differenze nelle prestazioni. Ad esempio, il grafite naturale e il grafite artificiale sono buoni conduttori di calore ed elettricità, ma per la stessa purezza e dimensione delle particelle della polvere di grafite, le prestazioni di trasferimento di calore e la conducibilità del grafite naturale a fiocchi sono le migliori, quelle del grafite microcristallino naturale sono seconde, mentre il grafite artificiale ha le prestazioni più basse.

Il grafite possiede una buona lubrificazione e una certa plasticità, lo sviluppo dei cristalli nel grafite naturale a fiocchi è più perfetto, il coefficiente di attrito è ridotto, la lubrificazione è la migliore, la plasticità è la più alta, mentre nel grafite cristallino denso e nel grafite criptocristallino, il grafite artificiale ha prestazioni povere.

05 Campo di applicazione

Il grafite ha molte eccellenti proprietà, quindi è ampiamente utilizzato nei settori della metallurgia, della meccanica, dell'elettronica, della chimica, della tessitura, della difesa nazionale e di altre industrie. I campi di applicazione del grafite naturale e del grafite artificiale hanno parti sovrapposte, ma presentano anche differenze.

Nell'industria metallurgica, il grafite naturale a fiocchi può essere utilizzato per produrre materiali refrattari come mattoni in carbonio di magnesio e mattoni in carbonio di alluminio grazie alla sua buona resistenza all'ossidazione.

Il grafite artificiale può essere utilizzato come elettrodo per la produzione di acciaio, ma l'elettrodo realizzato in grafite naturale è difficile da utilizzare nelle dure condizioni del forno elettrico per la produzione di acciaio.

Nell'industria meccanica, i materiali in grafite sono generalmente utilizzati come materiali resistenti all'usura e lubrificanti. Il grafite naturale a fiocchi ha una buona lubrificazione ed è spesso utilizzato come additivo nell'olio lubrificante.

Il grafite naturale e i compositi di resina polimerica possono essere utilizzati anche nei campi sopra menzionati, ma la resistenza all'usura non è altrettanto buona quanto quella del grafite artificiale.

Il grafite artificiale presenta caratteristiche di resistenza alla corrosione, buona conduttività termica, bassa permeabilità ed è ampiamente utilizzato nell'industria chimica per realizzare scambiatori di calore, serbatoi di reazione, torri di assorbimento, filtri e altri equipaggiamenti.

Il grafite naturale e i compositi di resina polimerica possono anche essere utilizzati nei campi sopra menzionati, ma la conduttività termica e la resistenza alla corrosione non sono al livello di quella del grafite artificiale.