Принимаю условия соглашения.
gorodche.ru
Удивительный графит: от карандашей до атомных реакторов Этот материал нельзя увидеть в ювелирных украшениях, его не причисляют к драгоценным минералам, но именно из него делают синтетические алмазы.

Удивительный графит: от карандашей до атомных реакторов

21 октября 2021, 15:54
Новости партнеров
Этот материал нельзя увидеть в ювелирных украшениях, его не причисляют к драгоценным минералам, но именно из него делают синтетические алмазы.

Нагрейте графитовый брусок до 2 000°C, приложите к нему давление 130 000 атмосфер, и мягкое вещество серого цвета превратится в сверхтвердый алмаз.

История появления

Природный графит открыли примерно в 13 веке. В то время считалось, что этот полуметалл является какой-то формой свинца, видимо потому, что он оставлял на поверхностях похожий след. Позже выяснилось, что это одна из девяти известных аллотропных форм углерода. В 1893 году впервые в истории был получен искусственный графит, обладающий более широкими физико-химическими свойствами по сравнению с природным. Это стало возможным благодаря изобретению высокотемпературной печи Ачессона (Эдвард Ачессон – американский химик, изобретатель синтеза карбида кремния).

Как делают искусственный графит сегодня

Синтетический графит получают путем обработки просеянной смеси антрацитового или нефтяного кокса и пека (остатка перегонки дегтя или нефтяной смолы). Технологический процесс на современных заводах выглядит следующим образом:

  1. Исходные материалы просеиваются и смешиваются.
  2. Из полученной формы делают пресс-массу, которая в дальнейшем прессуется изостатическим способом или методом экструзии.
  3. Полученную массу обжигают при температуре 800-1200°C и пропитывают формальдегидными смолами или составами, содержащими кремний.

Последний этап – графитация. Это высокотемпературная обработка материалов, при которой они переходят в состояние более высокой кристаллографической упорядоченности.

Это не единственный способ получения искусственного графита. Этот материал также получают методом пиролиза, когда углероды в газообразной форме осаждают на графитовую подложку. В результате получается пирографит – особая форма минерала, которую используют в сканирующей туннельной и атомно-силовой микроскопии.

Свойства искусственного графита

  • Прекрасная устойчивость к процессам окисления при температурах вплоть до 3000°C (в искусственной среде).
  • Минимальный коэффициент термического расширения – в 3 раза ниже, чем у меди. При нагреве сохраняется стабильная геометрия электродов и других изделий.
  • Низкая пористость. Материал повсеместно применяют в производстве форм для литья.
  • Превосходная теплопроводность – от 100 до 354 Вт/(м.К). Этот материал проводит тепло лучше меди.
  • Высокая электропроводность. При повышении температуры электропроводность возрастает – этим он выгодно отличается от других металлов.
  • Устойчивость к высоким температурам. Материал не плавится, причем при повышении температуры его механическая прочность только растет (после достижения 2700К прочность начинает снижаться).
  • Одно из интересных свойств искусственного графита – сублимация. При температуре выше 3900К он переходит из твердого состояния в газообразное.

    Искусственный графит продается в форме коллоидного порошка. Марок этого материала достаточно много. Например, один из лидеров в этой сфере, компания «Донкарб Графит», предлагает порядка 30 марок в зависимости от структуры и области применения. В основном этот вид графита используется в металлургии: из него делают тигли, пресс-формы, футеровочные оболочки. Также его применяют в производстве стекла, электродов, кинескопов. Из силицированного материала делают узлы трения в насосах, сепараторах и реакторах, пары торцевых уплотнений.