历史

石墨是地球上最有趣的元素之一。 它以矿物形式天然存在,也可以通过合成工艺生产。 石墨的最早使用可以追溯到原始人类,他们用石墨在洞穴墙壁上画画。 石墨也被埃及人用来装饰陶器。 在中世纪,石墨被用作管线模具的耐火材料,用于制造更平滑的炮弹,射程更远。 纵观历史,石墨经常与其他矿物混淆,尤其是方铅矿和钼。 人们使用炭精和黑铅等名称描述该矿物,随着时间的推移,石墨(意为“书写”)最终被用于描述这种矿物。

特性

石墨为灰色至黑色、不透明,具有金属光泽。 它是一种相当柔软的碳结晶形式,莫氏硬度为1至2。 石墨在常温下稳定且化学惰性,在没有空气的环境下具有非常高的升华点。 其较纯的形态无味、无毒。 它具有六边形、多层平面微观结构,赋予它许多独特的特性,其他任何单一材料中都不具有所有这些特性。 这些层面交替,具有蜂窝状结构,间隔1.42埃(强键),两层之间为3.354埃(弱键)。

图1

石墨结构

这种独特的结构提供了以下特性:

  • 化学惰性
  • 导电性
  • 润滑性
  • 导热性

石墨还具有原生和衍生属性,使其在许多应用中具有价值。 如下所示,杂质、石墨化、粒度分布和形态等主要特性组合决定了润滑性、反应性、弹性/强度和导电性等衍生特性。

图2

石墨的性质

石墨和碳的形态

石墨材料系列包括无定形石墨、鳞片状石墨和脉状石墨、合成(人造)石墨,以及各种提纯或处理过的石墨产品。 这些材料来自世界各地精选的合格矿山等,或以各种独特的方式生产或处理,包括采用由卓越石墨创建的电热处理/提纯技术生产或处理。 各种形态的石墨如下:

无定形石墨

这种石墨通常通过煤层或富碳沉积物的变质作用以及火成活动形成。 它通常是柔软、深色的黑色石墨,反射性比其他品种的天然结晶石墨要低。 这种石墨通常是“微晶体”颗粒,与其他天然存在的结晶石墨品种相比,具有较低的石墨碳含量。

图3

无定形石墨的扫描电子显微镜(SEM)图像

结晶鳞片状石墨

这种石墨通常形成为平板状颗粒,在整个变质岩层中散布,表现为在隔离的小块地方散布或更广泛地分布在整个母岩基质中。 通常,颜色非常光亮,而每个鳞片的粒度和厚度可以因矿床而异。 与其他品种的天然结晶石墨不同,鳞片状石墨需要进行机械/化学处理或“升级”,以达到工业应用所需的碳含量。

图4

结晶鳞片状石墨的扫描电子显微镜(SEM)图像

结晶脉状石墨

这种石墨通常存在于与变质和/或火成岩有关的裂缝或裂隙中,推断以蒸汽或液体状态沉积。 通常,它是一种柔软、非常光亮的天然结晶石墨,是晶体度最高的品种之一。在某些地层中,是最纯的天然结晶石墨形态。 脉状石墨可以从较细的针状颗粒到较粗糙的大块。

图5

结晶脉状石墨的扫描电子显微镜(SEM)图像

人造石墨

人造石墨有时也称为合成石墨,有两种形态: 原生初级人造石墨和二次人造石墨。 原生初级人造石墨是通过高温处理特定的石油焦原料生成的。 二次人造石墨是石墨电极和组件制造的副产品。 颜色为深灰色到黑色,外观平整。 这些材料由煅后石油焦制成,并在接近3000°C的温度下石墨化,具有高纯度、优异的润滑性和导电性

图6

人造石墨的扫描电子显微镜(SEM)图像

提纯/热处理过的石墨和碳

通过我们的连续电热处理/提纯技术加工各种形态的石墨和碳,可生产具有无与伦比特性的独特材料,例如高纯度、多孔性、弹性、润滑性以及导电性和导热性。 这些材料可根据要求针对特定应用定制。

图7

提纯/热处理石墨的扫描电子显微镜(SEM)图像

如需进一步了解石墨创新,请联系我们。