Różnica między grafitem naturalnym a grafitem sztucznym

Naturalny grafit jest bogaty w węgiel, będący materią organiczną, pod długotrwałym działaniem wysokotemperaturowego i wysokociśnieniowego środowiska geologicznego, jest darem natury. Cechy procesu naturalnego grafitu są głównie determinowane przez jego morfologię krystaliczną. Minerały grafitowe o różnej morfologii krystalicznej mają różne wartości przemysłowe i zastosowania.

Istnieje więcej rodzajów naturalnego grafitu, w zależności od różnej morfologii krystalicznej, naturalny grafit dzieli się na trzy typy: gęsty grafit krystaliczny, grafit w postaci łusek i grafit kryptokrystaliczny.

Sztuczny grafit jest analogiczny do polikrystalicznych w krystalografii. Istnieje wiele rodzajów sztucznego grafitu oraz różnych technik produkcji. W szerokim sensie wszystkie materiały grafitowe uzyskane przez karbonizację organiczną i wysokotemperaturowe grafityzowanie można zbiorczo określić jako sztuczny grafit, takie jak włókno węglowe (grafitowe), węgiel pirolityczny (grafit), pianka grafitowa itp.

01 Struktura kryształu

Rozwój kryształu naturalnego grafitu jest bardziej doskonały, stopień grafityzacji naturalnego grafitu w postaci płatków zazwyczaj wynosi powyżej 98%, podczas gdy stopień grafityzacji naturalnego grafitu mikrokryształowego zazwyczaj wynosi poniżej 93%.

Stopień rozwoju kryształu grafitu sztucznego zależy od surowców i temperatury obróbki cieplnej. Ogólnie rzecz biorąc, im wyższa temperatura obróbki cieplnej, tym wyższy stopień grafityzacji. Obecnie w przemyśle produkcja grafitu sztucznego, jego stopień grafityzacji zazwyczaj wynosi poniżej 90%.

02 Struktura organizacyjna

Naturalny grafit w postaci płatków jest kryształem jednoskładnikowym o stosunkowo prostej strukturze, z jedynie defektami krystalograficznymi (defekty punktowe, dyslokacje, błędy układania itp.), a makroskopowo wykazuje anizotropowe cechy strukturalne. Ziarna naturalnego grafitu mikrokryształowego są małe, ziarna są chaotycznie ułożone, a po usunięciu zanieczyszczeń występują pory, co pokazuje izotropowe cechy strukturalne na poziomie makroskopowym.

Grafit sztuczny można traktować jako rodzaj materiału wielofazowego, w tym fazę grafitową przekształconą przez cząstki węglowe, takie jak koks naftowy lub koks smołowy, fazę grafitową przekształconą przez spoiwo smołowe węglowego pokrywającego cząstki oraz pory powstałe w wyniku akumulacji cząstek lub spoiwa smołowego węglowego po obróbce cieplnej.

03 Forma fizyczna

Naturalny grafit zazwyczaj występuje w postaci proszku i może być używany samodzielnie, ale zazwyczaj jest stosowany w połączeniu z innymi materiałami.

Forma grafitu sztucznego jest różnorodna, zarówno proszek, włókno, jak i blok, a w węższym sensie grafit sztuczny zazwyczaj ma postać bloku, gdy jest przetwarzany w określony kształt.

04 Właściwości fizyczne i chemiczne

Naturalny grafit i grafit sztuczny mają wspólne cechy, ale również różnią się pod względem wydajności. Na przykład, naturalny grafit i grafit sztuczny są dobrymi przewodnikami ciepła i elektryczności, ale dla tego samego poziomu czystości i wielkości cząstek proszku grafitowego, naturalny grafit w postaci płatków ma najlepszą wydajność przewodzenia ciepła i przewodnictwa, naturalny grafit mikrokryształowy jest na drugim miejscu, a grafit sztuczny ma najniższą wydajność.

Grafit ma dobrą smarowność i pewną plastyczność, rozwój kryształu naturalnego grafitu w postaci płatków jest bardziej doskonały, współczynnik tarcia jest mały, najlepsza smarowność, najwyższa plastyczność, a gęsty grafit krystaliczny i grafit kryptokrystaliczny, grafit sztuczny jest słaby.

05 Obszar zastosowania

Grafit ma wiele doskonałych właściwości, dlatego jest szeroko stosowany w metalurgii, mechanice, elektryce, chemii, tekstyliach, obronności i innych sektorach przemysłowych. Obszary zastosowania naturalnego grafitu i grafitu sztucznego mają części wspólne, ale także różnią się.

W przemyśle metalurgicznym naturalny grafit w postaci płatków może być używany do produkcji materiałów ogniotrwałych, takich jak cegły magnezowo-węglowe i cegły węglowe, ze względu na swoją dobrą odporność na utlenianie.

Grafit sztuczny może być używany jako elektroda do wytopu stali, ale elektroda wykonana z naturalnego grafitu jest trudna do użycia w trudnych warunkach pieca elektrycznego do wytopu stali.

W przemyśle mechanicznym materiały grafitowe są zazwyczaj stosowane jako materiały odporne na zużycie i smarujące. Naturalny grafit w postaci płatków ma dobrą smarowność i często jest stosowany jako dodatek do oleju smarowego.

Naturalne kompozyty grafitu i żywicy polimerowej mogą być również stosowane w powyższych dziedzinach, ale odporność na zużycie nie jest tak dobra jak w przypadku grafitu sztucznego.

Sztuczny grafit ma cechy odporności na korozję, dobrą przewodność cieplną, niską przepuszczalność i jest szeroko stosowany w przemyśle chemicznym do produkcji wymienników ciepła, zbiorników reakcyjnych, wież absorpcyjnych, filtrów i innego sprzętu.

Naturalne kompozyty grafitu i żywicy polimerowej mogą być również stosowane w powyższych dziedzinach, ale przewodność cieplna i odporność na korozję nie są tak dobre jak w przypadku grafitu sztucznego.