الجرافيت هو مادة ناعمة، زلقة، سوداء مائلة للرمادي مع بريق معدني، معروف بتوصيله الكهربائي والحراري الممتاز. وهي مادة شديدة المقاومة للحرارة والمواد الكيميائية، مما يجعلها مناسبة لمختلف التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية. يتكون هيكل الجرافيت من طبقات من الجرافين، والتي يمكن تحسينها من خلال المعالجة الحرارية عند درجة حرارة تصل إلى 3000 درجة مئوية، مما يحسّن خصائصه مثل القوة والنقاء والتوصيل.
الخصائص الفيزيائية:
- التوصيلية: يعتبر الجرافيت موصل جيد للكهرباء والحرارة بسبب بنيته الطبقية حيث يمكن للإلكترونات أن تتحرك بسهولة بين الطبقات.
- المقاومة الحرارية: إنه مقاوم للغاية لدرجات الحرارة، حيث يحافظ على هيكله حتى في درجات حرارة تصل إلى 5000 درجة فهرنهايت، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية مثل الأفران.
- مقاومة الصدمات الحرارية: يُظهر الجرافيت مقاومة ممتازة للصدمات الحرارية، مما يعني أنه يمكن أن يتحمل التغيرات السريعة في درجات الحرارة دون أن يتشقق أو يتحلل.
- قابلية التصنيع: من السهل تشكيله آلياً في أشكال دقيقة، وهو أمر ضروري للتطبيقات التي تتطلب أشكالاً هندسية محددة.
- المظهر: الجرافيت غير شفاف ذو بريق معدني ولون أسود مائل للرمادي.
الخواص الكيميائية:
- الخمول: الجرافيت خامل كيميائياً، مما يعني أنه لا يتفاعل بسهولة مع المواد الأخرى، مما يجعله مناسباً للاستخدام في الصناعات الكيميائية والبتروكيميائية.
- مقاومة الأكسدة: إنه يقاوم الأكسدة، وهو التفاعل مع الأكسجين الذي يمكن أن يؤدي إلى التدهور، وهو أمر مهم بشكل خاص في البيئات ذات درجات الحرارة العالية.
- مقاومة التآكل: يتمتع الجرافيت بخصائص جيدة مضادة للتآكل، مما يحميه من التدهور في البيئات المسببة للتآكل.
التعزيز من خلال المعالجة الحرارية:
تعمل المعالجة الحرارية للجرافيت عند درجة حرارة تصل إلى 3000 درجة مئوية تحت ظروف التفريغ أو الغاز الخامل على تحسين خصائصه من خلال تحسين محاذاة طبقات الجرافين وحجمها. تعمل هذه العملية، المعروفة باسم الجرافيتية، على تحويل بنية الكربون من حالة غير مرتبة إلى شكل بلوري أكثر ترتيبًا من الجرافيت، مما يزيد من قوته ونقائه وتوصيله.التطبيقات:
- خصائص الجرافيت الفريدة تجعله لا غنى عنه في مختلف الصناعات:
- صناعة أشباه الموصلات: يستخدم لنقائه العالي وتوصيله.
- صناعات الزجاج والحراريات: يُستخدم لمقاومته الحرارية العالية وثباته.
- التصنيع بالتفريغ الكهربائي (EDM): نظرًا لقدرته على التشغيل الآلي والتوصيل الكهربائي.
- الأفران عالية الحرارة: لقدرته على تحمل درجات الحرارة القصوى دون تدهور.
- الصناعة الكهروضوئية: يستخدم في تصنيع الألواح الشمسية لخصائصه الحرارية والكهربائية.
الصناعة الكيميائية والبتروكيماوية
: بسبب خموله الكيميائي ومقاومته للتآكل.
