グラファイトとは何ですか？-定義、タイプ、および用途

グラファイトは、ダイヤモンドと同様に融点が高くなっています。グラファイトを溶かすには、あるシートを別のシートから緩めるだけでは不十分です。構造全体で共有結合を切断する必要があります。

柔らかくて手触りが滑りやすく、鉛筆やロックなどの乾式潤滑剤として使用されます。グラファイトはカードのパックのように考えることができます。各カードは強力ですが、カードは互いに重なり合ったり、パックから完全に外れたりします。鉛筆を使うと、シートがこすれて紙にくっつきます。

また、ダイヤモンドよりも密度が低くなっています。これは、シート間で「無駄になっている」スペースが比較的大きいためです。

ダイヤモンドが不溶性であるのと同じ理由で、水や有機溶媒に不溶性です。溶媒分子と炭素原子の間の引力は、グラファイトの強力な共有結合を克服するのに十分なほど強力になることはありません。

グラファイトは電気を通します。非局在化した電子は、シート内を自由に移動できます。グラファイトが回路に接続されると、電子がシートの一方の端から落ちて、もう一方の端で新しいものと交換される可能性があります。

グラファイトの化学的性質

グラファイトの種類

さまざまな種類のグラファイト：

1. 天然黒鉛
   1. 高結晶性グラファイト
   2. アモルファスグラファイト
   3. フレークグラファイト
2. 合成グラファイト。

1。天然黒鉛

天然黒鉛は、黒鉛状炭素の鉱物形態です。結晶化度はかなり異なります。市販のグラファイトのほとんどは私のものであり、通常は他の鉱物が含まれています。グラファイトが私のものになった後、グラファイトを濃縮するには、通常、泡浮選などのかなりの量の鉱物処理が必要です。

天然黒鉛は、広い温度範囲で安定した熱と電気の優れた伝導体であり、3650°Cの高融点を備えた高強度材料です。主に耐火物、電池、製鋼、発泡黒鉛、ブレーキに使用されます。ライニング、ファウンドリフェーシング、および潤滑剤。

天然黒鉛には3つの形態があり、すべて天然黒鉛材料から加工されています。 3つのフォームにはそれぞれ固有のプロパティがあり、特定のアプリケーションに最適です。

1.1結晶性グラファイト

結晶質の鉱脈または塊状黒鉛は、天然黒鉛の中で最も希少で、最も価値があり、最高品質の形態であると考えられていると言われています。これは、原油などの地下の高温流体から固体のグラファイト状炭素を直接堆積させることによって形成され、時間、温度、および圧力によってグラファイトに変換されています。

スリランカは、現在結晶質鉱脈黒鉛を製造している唯一の管轄区域です。結晶性静脈黒鉛は成形が容易で、バインダー添加剤を使用せずに固体形状に成形できるため、低品質の原材料に比べて大幅なコスト削減につながります。

結晶性のつる黒鉛の亀裂は、通常、1cmから1mの厚さであり、通常、純度は90％Cgを超えます。それは精製なしで95-99％の炭素の純度を持っています。フレークグラファイトとしての多くの用途に適しており、市場価格と、潤滑剤、バッテリー、砥石、粉末冶金などの製品用途の点で明確な競争上の優位性を提供します。

1.2アモルファスグラファイト

アモルファスグラファイトは通常、無煙炭の継ぎ目と変成剤の間の接触変成によって形成されます。その結果、一般にアモルファスグラファイトとして知られる微結晶グラファイトが得られます。アモルファスグラファイトは、天然グラファイトの中で最も限定されたグラファイトです。グラファイトの含有量は、地質環境に応じて25％から85％の間で変化します。

それは、石炭、粘板岩、粘板岩などのメソモルフィックな岩石の層に非常に小さな結晶のような粒子として発見されました。比較的低い炭素純度は、精製後の炭素の70〜85％の間で変化します。拡大して見ないと見えません。

鉛筆、潤滑剤、耐火物、塗料製造、冶金、コーティング、ブレーキパッド、ゴム添加剤などの低品質のグラファイト製品に使用されます。グラファイトの最も安価な形態です。アモルファスグラファイトの大きな堆積物は、中国、メキシコ、および米国で見られます。

1.3フレークグラファイト

天然フレークグラファイトは、炭素材料が高圧と高温にさらされると形成されます。炭素源材料は、有機または無機のいずれかである可能性がありますが、ほとんどの市販のフレークグラファイトは有機堆積物に由来します。必要な圧力は通常1ギガパスカルを超え、必要な温度は通常摂氏750度を超えます。

フレークグラファイトは、鉱体全体に均一に分布している変成岩や、レンズの形をした集中したポケットに見られます。炭素濃度の範囲は5％から40％の間で変化します。フレークグラファイトは、石灰岩、片麻岩、片岩などの特定の変成岩に層状または薄片状の形状として見られます。

泡浮選は、フレークグラファイトを抽出するために使用されます。 「フローティング」グラファイトのグラファイト含有量は80％〜90％です。層の98％以上は、グラファイト化学調製プロセスを使用して作成されました。フレークグラファイトは、世界中の多くの場所で見つけることができます。

2。合成グラファイト

合成黒鉛は、コークスとピッチから生成できます。このグラファイトは天然グラファイトほど結晶性ではありませんが。高配向性熱分解グラファイトまたは高配向性熱分解グラファイト（HOPG）は、グラファイトシート間の角度の広がりが1°未満のグラファイトを指します。

合成黒鉛には基本的に2種類あります。 1つは、電気黒鉛、コールタールピッチから製造された純炭素、および電気炉での石油コークスの煆焼です。 2つ目は、煆焼した石油ピッチを2800°Cに加熱して作成された合成黒鉛です。

基本的に、合成黒鉛は電気抵抗と多孔性が高く、密度が低くなります。気孔率が高いため、耐火物用途には適していません。

合成グラファイトには、主に、グラファイト化、非グラファイトカーボンの熱処理、または2100Kを超える温度での炭化水素からの化学蒸着によって達成されたグラファイトカーボンが含まれています。

原子力発電所における合成グラファイト航空宇宙アプリケーション、カーボンブラシ、グラファイト電極、バッテリー、および減速材ロッドのアプリケーション。合成黒鉛は多孔性が高いため、耐火物用途には適していません。

グラファイトの使用

グラファイトは古くから使用されてきました。現代の世界でも幅広い用途があります。

以下のグラファイトの一般的な使用法を見てみましょう：

• 筆記用具
• 潤滑剤
• 耐火物
• 原子炉
• バッテリー
• グラフェンシート

1。筆記用具

グラファイトという言葉は、「書く」という意味のギリシャ語に由来しています。したがって、グラファイトの最も一般的な用途は、鉛筆で鉛を作ることです。この鉛は、粘土とグラファイトの混合物であり、アモルファスの形をしています。

2。潤滑剤/忌避剤

グラファイトは、グリースなどの潤滑剤の主成分の1つです。この鉱物は、大気中の水蒸気と反応して、塗布された表面に薄いフィルムまたは層を形成し、摩擦を低減します。グラファイトは、車のブレーキやクラッチにも使用されています。

粉末状の塊状黒鉛は、塗料にも使用されます。なんで？さて、グラファイトは本質的に撥水性です。そのため、木材やその他の表面に保護コーティングを施しています。

3。耐火物

熱に対する耐性が高く、不変であるため、グラファイトは広く使用されている耐火材料です。製造業で使用されており、ガラスや鉄鋼の製造だけでなく、鉄の加工にも役立ちます。

4。原子炉

グラファイトは動きの速い中性子を吸収することができます。その結果、原子炉で核反応を安定させるために使用されます。

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5。電気産業

結晶性フレークグラファイトは、乾電池や電気産業で必要とされる炭素電極、ブラシ、プレートの製造に使用されます。興味深いことに、天然黒鉛も合成黒鉛に加工されています。このタイプのグラファイトは、リチウムイオン電池に役立ちます。

6。グラフェンシート

グラファイトは、グラフェンシートの作成に使用できます。これらのシートは、鋼の100倍の強度と10倍の軽量性があると言われています。このグラファイトの派生物は、軽量で強力なスポーツ用品の製造にさらに使用されます。多くの人が、医療および航空宇宙産業の分野での将来のアプリケーションを検討しています。

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参照：

グラファイト材料：usgs.gov