گرافیت چیست؟ انواع گرافیت پرکاربرد در صنایع

این روزها حتما نام گرافیت زیاد به گوشتان خورده است. این ماده با توجه به خواص منحصر به فرد خود در دنیا اهمیت زیادی پیدا کرده است. انواع گرافیت در صنایع مختلف کاربردهای گوناگونی دارند. ماهیت و ساختار گرافیت از کربن بوده و به عبارت دیگر یکی از دگرشکل‌های کربن است. اما از نظر فیزیکی و شیمیایی با کربن تفاوتهایی دارد. یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های گرافیتها، ساختار آنها بوده که لغزنده هستند و همین امر موجب نرمی آن‌ها شده است. از انواع گرافیت می‌توان به گرافیت پرسولفور، کم سولفور، پولکی، بوته و … اشاره کرد. در این مقاله قصد داریم تا به بررسی انواع گرافیت و کاربرد آن پردازیم.

گرافیت چیست؟

گرافیت عبارت است از ماده‌ای که شامل عنصر غالب کربن بوده که تمام ذرات با نظم کریستالوگرافی سه بعدی در کنار هم قرار گرفته‌اند. این ماده یکی از آلوتروپ‌های کربن است که ساختار کاملا لایه لایه دارد. ساختار لایه لایه کربن موجب می‌شود تا گرافیتها به راحتی روی هم بلغزند. نرم بودن گرافیت هم به همین ویژگی مربوط می‌شود. به همین خاطر از گرافیت در روانکاری و روغن کاری استفاده می‌شود.

از این دگرشکل کربن در الکترودهای کوره، ماده نسوز، قطعات الکتریکی، رنگ‌ ها، چدن‌ها، نوک مداد و فولاد‌های پر کربن استفاده می‌کنند. گرافیت و الماس هر دو دگر شکل کربن هستند که جنس گرافیت نرم و جنس الماس سخت است. همچنین گرافیت برخلاف الماس جریان الکتریکی را از خود عبور می‌دهد.

انواع گرافیت

گرافیت انواع و اقسام مختلفی دارد. در ادامه مطلب انواع گرافیت را بررسی می‌کنیم.

گرافیت پرسولفور

این نوع گرافیت از حرارت دادن کک نفتی در کوره‌هایی با دمای بالا تولید می‌شود. استفاده از کوره دوار در تولید این نوع گرافیت برای حذف مواد فرار، حذف رطوبت، افزایش چگالی، افزایش مقاومت و افزایش هدایت الکتریکی گرافیت استفاده می‌شود. دمای لازم برای تولید این گرافیت حدود 1250 تا 1300 است. از ویژگی‌های گرافیت پرسولفور می‌توان به مواردی همچون سخت بودن، چگالی بالا و کم هیدروژن بودن اشاره کرد. از مهم‌ترین خواص گرافیت پرسولفور، هدایت الکتریکی بالای آن است. 

این ماده‌ دارای رنگ سیاه یا خاکستری با سطح سوراخ‌دار یا متخلخل بوده و از فرآورده‌های نفت خام محسوب می‌شود. گرافیت پر سولفور نسبت به کک نفتی دارای ارزش حرارتی بالاتری بوده و میزان خاکستر آن هم کمتر است. با این تفاسیر ضریب جذب کربن گرافیت پرسولفور نسبت به کک بالاتر خواهد بود. گرافیت پر سولفور در تولید قطعات چدنی بیشترین کاربرد را دارد. این ماده در چند سال اخیر افزایش قیمت زیادی هم داشته که این امر موجب کاهش تقاضای مشتریان شده است.

گرافیت کم سولفور

گرافیت کم سولفور از قرار گیری کک نفتی با خلوص بالا در کوره‌ها به وجود می‌آید. دمای کوره‌ها باید حدود 3000 درجه سانتی گراد باشد. برای تولید این محصول دما باید از ساختار لایه‌ای آمورف به درون لایه شش وجهی کربن عبور کند. نام این فرآیند گرافیت زایی است. از مهم‌ترین ویژگی‌های گرافیت کم سولفور می‌توان به مواردی همچون مقدار بالای کربن، گوگرد پایین و خاکستر کم اشاره کرد. همچنین تخلخل گرافیت کم سولفور نسبت به گرافیت پرسولفور کمتر است. گرافیت کم سولفور برای استفاده از صنایع لاستیکی و پلاستیک استفاده می‌شود. باید بدانید که  گرافیت کم سولفور در تولید روان کننده، درزگیر، ترمز‌های ترکیبی، برس‌های برقی و بسیاری موارد دیگر نیز کاربرد دارد.

گرافیت چرب

گرافیت چرب از مشتقات طبیعی کربن شش ضلعی بوده که به رنگ سیاه یا خاکستری و به صورت پودری در بازار وجود دارد. همانطور که از اسم این گرافیت مشخص است، حالت چرب و نرم داشته که حتی با لمس انگشت هم متوجه چربی آن می‌شوید. این گرافیت بسیار کمیاب و با ارزش است. ساختار آن از مقیاس نانو تا میلی‌متر بوده که خواص منحصر به فرد با کاربردهای متعددی در صنعت دارد. کاربرد این نوع گرافیت در صنعت غیر قابل انکار است. برخی از کاربردهای گرافیت چرب شامل موارد زیر است. 

• ساختار باتری های لیتیومی
• تولید مداد
• سلول های سوختی
• ساختار کامپوزیت
• ساخت لنت ترمز
• ساخت واشر
• صنعت ریخته گری
• فورج کاری
• رنگسازی
• روان کاری
• عایق کاری
• ذخیره انرژی

گرافیت خشک

یکی دیگر از آلوتروپ‌ها یا دگر شکل‌های کربن، گرافیت خشک است. گرافیت خشک ساختار لایه لایه یا کریستالی دارد. از ویژگی‌های این محصول می‌توان به سختی و مقاومت بسیار بالا، رسانای بالای الکتریکی و حرارتی و ثبات بالای شیمیایی اشاره کرد. این نوع گرافیت هم مثل گرافیت چرب کاربرد زیادی در صنعت دارد. یکی از مهم‌ترین کاربرد گرافیت خشک در تولید فولاد و چدن است. ویژگی‌ها و خواص منحصر به فرد گرافیت خشک موجب شده تا این ماده در صنایع دیگر هم مورد توجه افراد قرار گیرد. گرافیت خشک از نظر رسانایی شباهت زیادی به فلزات دارد. اما در مقابل مانند نافلزها مقا‌ومت بسیار بالا در برابر درجه حرارت‌های بالا دارد.  همین ویژگی موجب شده تا از گرافیت خشک در ساخت بسیاری از وسایل گوناگون استفاده شود.

گرافیت پولکی یا فلیک

یکی دیگر از انواع گرافیت، گرافیت پولکی است. گرافیت فلیک یا پولکی شکل بلورین و طبیعی کربن است. این نوع گرافیت مقاومت بسیار بالا در برابر حرارت داشته و به همین دلیل در صنایعی همچون لنت سازی کاربرد دارد. گرافیت پولکی ظاهری براق و کریستالی داشته و رنگ آن خاکستری و نقره‌ای رنگ است. این گرافیت همانطور که از نام آن مشخص است، ظاهری پولکی داشته و با مش‌های 80 دانه بندی می‌شود. عنصر قالب این گرافیت کربن بوده و میزان خلوص کربن در این گرافیت بین 85 تا 90 درصد است.

گرافیت بوته

به طور کلی به بوته های ذوب درون کوره که بخش اعظم ساختار آن از جنس گرافیت باشد، بوته گرافیتی می گویند. گرافیت بوته به دلیل داشتن مقاومت حرارتی بالا، کاربرد زیادی در صنعت ریخته گری دارد. این گرافیت در مقایسه با گرافیت‌های دیگر، از مقاومت حرارتی بالاتری برخوردار هستند. معمولا گرافیت بوته تا دمای 3500 درجه سلسیوس تغییری نمی‌کند و تا دمای بسیار بالا هم استحکام و مقاومت زیادی دارد. یکی از بهترین ویژگی و خواص گرافیت بوته به حداقل رسیدن واکنش‌های ناخواسته در تماس میان ذوب و بوته است. این ویژگی در صنعت ریخته گری اهمیت زیادی داشته که این محصول را پرطرفدار کرده است.

گرافیت الکترود

یکی از قطعات بسیار مهم صنعتی گرافیت الکترود است. این محصول جریان برق را با قدرت بسیار زیاد و مقاومت پایین از خود عبور می‌دهد. به همین خاطر برای انتقال جریان بالای الکتریسیته در کوره‌های قوس الکتریکی و برای ذوب شارژ فلزی از این گرافیت استفاده می‌شود. الکترودهای گرافیتی هم همچون الماس و زغال سنگ جزو خانواده دگر شکل کربنها هستند که توانسته‌اند پس از پیشرفت تکنولوژی و انقلاب صنعتی، توجهات بسیاری از افراد را به سمت خود جلب کنند. این گرافیت در تمامی کارخانه‌هایی که از کوره‌های مخصوص استفاده می‌شود، حضور دارند. گرافیت الکترود نوعی گرافیت مصرفی است که پس از مدت زمان مشخص نیاز به تعویض دارد.

سخن پایانی

در این مقاله در خصوص انواع گرافیت صحبت کردیم. گرافیت یکی از دگرشکل‌های بسیار مهم کربن بوده که در صنعت کاربرد بسیار زیادی دارد. این محصول با ویژگی و خواص منحصر به فردی که دارد، در صنایع مختلف استفاده می‌شود. از انواع گرافیت می‌توان به مواردی همچون گرافیت پرسولفور، گرافیت کم سولفور، گرافیت الکترود، گرافیت بوته، گرافیت خشک، گرافیت چرب و … اشاره کرد. هریک از این گرافیت‌ها کاربرد‌های مختلفی در صنعت داشته و با توجه به خواص خود در صنعت انتخاب می‌شود.