Graffit: Yr Aur Du Diwydiannol Gyda Phersonoliaeth Nodedig

Mae graffit naturiol yn fwyn an-metelaidd sy'n cynnwys elfennau carbon. Mae'n ganlyniad i effeithiau cyfunol gwaddodi a metamorffedd yn ystod y cyfnod hanes daearegol. Mae ei broses ffurfio yn bennaf yn cynnwys dau gam: y cam cronni gwaddod cyfoethog carbon a'r cam mwynoli metamorffig. Mae'r cyntaf yn darparu ffynhonnell gyfoethog o garbon ar gyfer ffurfio graffit, tra bod yr olaf yn cwblhau'r trawsnewidiad o garbon i graffit.

Mae graffit naturiol yn cael ei ffurfio o sylweddau carbon mewn natur. Gellir rhannu ffynonellau sylweddau carbon yn bennaf yn garbon organig a charbon anorganig. Yn eu plith, carbon organig sy'n dominyddu, yn bennaf yn dod o blanhigion algâu a microffosilau yn y cefnfor gwreiddiol, yn ogystal â charbon eraill sy'n cynnwys gweddillion. Mae carbon anorganig yn cyfrif am gyfran gymharol lai, yn bennaf yn dod o garbon-sy'n cynnwys sylweddau anorganig megis creigiau carbonad a ffurfiwyd yn yr amgylchedd morol. Mae'r carbon organig gwreiddiol a'r carbon anorganig yn cronni ac yn cael eu claddu ar wely'r môr, gan ffurfio haenau gwaddodol sy'n llawn sylweddau carbon.

Ar ôl cael digon o gronfeydd gwaddodol, mae angen trawsnewid rhai amodau tymheredd a phwysau ar ddeunyddiau carbonaidd yn graffit. Gelwir y broses drawsnewid hon hefyd yn broses graffiteiddio. Wrth i blatiau tectonig y Ddaear symud, mae'r haenau gwaddodol llawn carbon yn y cefnfor yn symud yn raddol i ran ddofn y gramen. Mae'r amgylchedd caeedig gyda thymheredd a gwasgedd uchel yn galluogi'r deunyddiau carbonaidd gwasgaredig i ffurfio niwclysau graffit yn gyflym ac yn drefnus, ac yna'n agregu'n araf a thyfu i ffurfio crisialau graffit. Yn eu plith, tymheredd a phwysau yw'r amodau sylfaenol ar gyfer trawsnewid deunyddiau carbonaidd yn graffit, ac mae'r amser twf grisial yn ffactor pwysig yn y radd o graffitization.

Mae graffit naturiol wedi'i ddosbarthu'n eang yn fyd-eang ac mae ganddo ddigonedd o gronfeydd wrth gefn. Mae "Crynodeb Nwyddau Mwynol 2024" a ryddhawyd gan Arolwg Daearegol yr Unol Daleithiau yn dangos, erbyn diwedd 2022, fod y cronfeydd wrth gefn o graffit naturiol a brofwyd yn fyd-eang oddeutu 280 miliwn o dunelli. Roedd cronfeydd wrth gefn Tsieina tua 810 miliwn o dunelli, gan gyfrif am oddeutu chwarter y cyfanswm byd-eang. Roedd y cynhyrchiad graffit byd-eang yn 2023 tua 1.6 miliwn o dunelli, ac roedd cynhyrchiad Tsieina tua 1.23 miliwn o dunelli, gan gyfrif am oddeutu 77% o gyfanswm allbwn y byd, gan wneud Tsieina yn brif gynhyrchydd graffit yn y byd.

Mae graffit naturiol yn ddu jet ac yn llithrig o ran gwead. Yn ôl y gwahaniaethau yn ei ffurf grisialog, gellir ei rannu'n graffit crisialog a graffit amorffaidd.

Mae gan y graffit crisialog siâp grisial da a gellir gweld y crisialau gyda'r llygad noeth. Gellir ei ddosbarthu ymhellach yn graffit naddion a graffit bloc. Pan fydd haenau unigol o graffit yn cael eu pentyrru'n drefnus, maen nhw'n ffurfio -graddfa-pysgod fel graffit naddion. Os yw'r trefniant yn afreolus, bydd graffit bloc trwchus yn cael ei ffurfio.

Mae'r crisialau graffit cryptocrystalline yn fach iawn ac yn debyg i -sylweddau tebyg i bridd. Dim ond gyda chymorth microsgop electron y gellir gweld eu siapiau crisial yn glir, felly fe'u gelwir hefyd yn graffit tebyg i bridd.

Mae cysylltiad agos rhwng ffurf grisial graffit naturiol a'i werth diwydiannol. A siarad yn gyffredinol, y gorau yw'r radd crisialu, yr uchaf yw'r nodweddion ansawdd. Felly, yn aml mae gan graffit fflawiau briodweddau uwch a gwerth cymhwysiad o'i gymharu â mathau eraill o graffit.

Yn seiliedig ar ddosbarthiad mwynau yn ôl eu ffurf grisialog, gellir rhannu'r dyddodion graffit ymhellach yn dri math: math metamorffig rhanbarthol, math metamorffig cyswllt, a math hydrothermol magmatig, yn seiliedig ar y cefndir daearegol a'r amodau yn ystod ffurfio graffit.

Mae dyddodion graffit metamorffig rhanbarthol yn cael eu ffurfio'n bennaf gan fetamorffedd rhanbarthol carbon hynafol-yn cynnwys strata gwaddodol oherwydd symudiadau tectonig. Maent yn aml yn cynhyrchu graffit naddion mawr o -maint ac o ansawdd uchel. Er bod y radd mwyn yn gymharol isel, mae gan y dyddodion hyn raddfa fawr a'r gwerth diwydiannol yw'r uchaf.

Mae'r dyddodiad graffit metamorffig cyswllt yn cael ei ffurfio pan fydd magma yn ymwthio i'r haenau sy'n dwyn glo ac mae'r carbon yn yr haen lo yn mynd trwy fetamorffedd. Mae hefyd yn cael ei adnabod fel glo-sy'n dwyn graffit. Mae gradd crisialu graffit yn gymharol isel, gan gyflwyno fel microcrystalline neu cryptocrystalline. Mae'r radd mwyn yn gymharol uchel, gan gyrraedd 60% i 90%.

Mae dyddodion graffit hydrothermol magma yn cael eu ffurfio trwy oeri a chrisialu-carbon sy'n cynnwys hylifau magma. Yn gyffredinol maent ar raddfa fach, gyda chyrff mwynol afreolaidd, amrywiadau sylweddol yn y radd o grisialu graffit, ac mae'r rhan fwyaf yn graffit naddion canolig i fân. Mae'r radd mwyn yn gymharol isel.

Mae strwythur unigryw graffit naturiol yn ei roi ag amrywiaeth o eiddo rhagorol, ac mae hefyd yn ehangu ei gwmpas cymhwyso yn y maes diwydiannol yn sylweddol.

Gwead meddal:Mae gan graffit wrthiant tymheredd uchel rhagorol. Mae ei ymdoddbwynt yn agos at 4,000 gradd ac mae ei berwbwynt yn cyrraedd 4,250 gradd. Mae graffit yn grisial atomig, ac mae'r bondiau sengl cofalent rhwng atomau carbon yn fondiau cemegol cryf iawn sy'n gofyn am lawer iawn o egni i dorri. Felly, mae pwynt toddi graffit yn uchel iawn, ac mae'n profi ychydig iawn o golli pwysau hyd yn oed o dan dymheredd uchel iawn. Felly, mewn sectorau diwydiannol megis meteleg a chastio, gellir defnyddio graffit i gynhyrchu magnesiwm-brics gwrthsafol carbon a chrwsiblau graffit sy'n gwrthsefyll tymheredd uchel.

Yn gwrthsefyll cemegol:Mae gan graffit briodweddau gwrth-cyrydiad rhagorol. Gall wrthsefyll erydiad asidau cryf amrywiol, seiliau cryf a datrysiadau organig. Ar ben hynny, mae gan graffit "affinedd" hynod o isel ar gyfer y rhan fwyaf o atebion cemegol, ac nid yw ei wyneb yn dueddol o raddio. Gellir ei ddefnyddio yn y diwydiant cemegol i gynhyrchu dyfeisiau sy'n gallu gwrthsefyll cyrydiad uchel, megis piblinellau cemegol, tanciau adwaith, tyrau hylosgi, ac ati.

Lubricity da:Mae graffit yn iraid solet sydd â hanes hir o ddefnydd. Mae ei strwythur haenog sy'n hawdd ei lithro yn rhoi eiddo iro rhagorol iddo. Ar ôl arsugniad nwyon ac anwedd dŵr yn yr awyr, mae'r pellter rhwng haenau graffit yn cynyddu, gan ei gwneud hi'n haws llithro a gwella ei berfformiad iro ymhellach. Felly, mewn diwydiannau fel gweithgynhyrchu mecanyddol, gellir defnyddio graffit fel iraid solet i helpu i gael gwared ar fowldiau o gastiau, neu gellir ei gyfuno â metelau eraill i wneud Bearings iro heb olew a deunyddiau ffrithiannol eraill. Mae hefyd yn iraid a ddefnyddir yn gyffredin ym mywyd beunyddiol ar gyfer datrys problem rhydu creiddiau clo.

Dargludedd trydanol:Mae graffit yn ddeunydd dargludol anfetelaidd a ddefnyddir yn gyffredin, sy'n gysylltiedig â strwythur trefniant electronau atomau carbon mewn graffit. Mae gan bob atom carbon 4 electron yn ei haen allanol. Yn adeiledd haenog graffit tebyg i diliau, mae pob atom carbon yn defnyddio 3 electron i gysylltu â'r 3 atom carbon arall o'i gwmpas i ffurfio bondiau cofalent. Felly, bydd gan bob atom carbon electron rhydd ychwanegol i ddargludo trydan, sy'n golygu bod gan graffit ddargludedd rhagorol. Felly, defnyddir graffit yn helaeth yn y diwydiant trydanol ac fe'i defnyddir yn gyffredin fel ffilament bylbiau golau dwysedd uchel, gwiail carbon, brwsys, ac ati, neu ei gymhwyso fel electrodau mewn tiwbiau carbon electrod bach, electrodau positif unionyddion mercwri, weldio carbon, ategolion ffôn a chydrannau eraill.

Ar ben hynny, mae priodweddau ffisegol a chemegol sefydlog graffit yn pennu ei addasrwydd fel gwrthydd adwaith cemegol ac ynysydd da. Mae hyn wedi ei alluogi i gael ei ddefnyddio'n eang mewn meysydd diwydiannol blaengar fel deunyddiau diwydiant niwclear a chydrannau offer awyrofod. Yn y bedwaredd genhedlaeth-nwy tymheredd uchel wedi'i oeri adweithyddion sy'n gweithredu'n fasnachol ar hyn o bryd yn Tsieina, defnyddir graffit sefydlog fel gwrthydd ar gyfer yr adweithyddion.

Y gwahaniaethau rhwng y ddau fath "aur du diwydiannol".

Mae graffit naturiol a glo yn sylweddau sy'n cynnwys elfennau carbon, a gelwir y ddau yn "aur du diwydiannol". Fodd bynnag, maent yn wahanol iawn o ran priodweddau strwythurol ac achosion ffurfio, ac mae ganddynt hefyd eu manteision unigryw eu hunain mewn cymwysiadau diwydiannol.

O safbwynt strwythurol, mae graffit naturiol a glo yn wahanol iawn. Mae graffit naturiol yn fwyn pur sy'n cynnwys elfennau carbon, gydag atomau carbon wedi'u trefnu mewn strwythur haen drefnus a strwythur grisial unffurf. Mae glo, ar y llaw arall, yn gymysgedd o wahanol elfennau megis carbon, hydrogen ac ocsigen. Mae atomau carbon yn cyfuno ag atomau eraill i ffurfio moleciwlau organig gwahanol, sy'n cael eu cyfuno ar hap â chyfansoddion anorganig, gan arwain at strwythur cymhleth ac anhrefnus. Felly, mae priodweddau ffisegol a chemegol graffit yn llawer mwy sefydlog na rhai glo. Mae ei bwynt tanio, ei bwynt toddi, a'i ddargludedd thermol i gyd yn llawer uwch na rhai glo. Dyma'r rheswm pam, er bod y ddau yn cynnwys llawer iawn o elfennau carbon, gellir defnyddio glo fel tanwydd tra na all graffit.

O safbwynt achosion, er bod graffit naturiol a glo yn gynnyrch gwaddodiad a metamorffedd gweddillion planhigion hynafol, mae ffurfio graffit yn gofyn am fetamorffedd pwysedd uchel a gwasgedd uchel yn rhan ddofn cramen y ddaear, lle gall carbon ffurfio crisialau graffit. Dim ond yn rhan fas gramen y ddaear y mae angen gwaddodi glo i ffurfio lignit, a chael gradd isel o fetamorffedd i ffurfio glo bitwminaidd a glo caled. Os bydd y tymheredd a'r pwysau yn parhau i gynyddu, gall y trawsnewid o lo i graffit ddigwydd hefyd. Er enghraifft, mae glo metamorffig cyswllt-math graffit yn cael ei ffurfio pan fydd yr haen glo caled yn cael ei ymwthio gan magma ac yn mynd trwy -fetamorffedd tymheredd uchel.

Mewn cymwysiadau diwydiannol, mae graffit naturiol yn dra gwahanol i lo. Defnyddir graffit naturiol yn bennaf fel deunydd crai diwydiannol i gynhyrchu rhannau peiriannau diwydiannol a deunyddiau carbon. Ar y llaw arall, defnyddir glo yn bennaf ar gyfer hylosgi ar gyfer cyflenwad ynni ac echdynnu cyfansoddion organig, megis cynhyrchu pŵer, gwneud dur, a chynhyrchu methanol, amonia crai, ac ati.

Mae dyfodiad y rownd newydd o chwyldro diwydiannol byd-eang wedi dod â chyfleoedd a heriau newydd i ymchwil a chymhwyso graffit. Gyda chynnydd technolegol ac uwchraddio diwydiannol, mae technoleg prosesu uwch graffit wedi cyflawni datblygiadau parhaus, mae priodweddau graffit wedi'u datblygu a'u defnyddio'n ddwfn, ac mae'r diwydiant graffit wedi dechrau datblygu tuag at feysydd technoleg uchel. Mae cyfres o ddeunyddiau graffit newydd wedi dod i'r amlwg, megis graffit hyblyg, graffit sfferig, graphene, ac ati.

Gwneir graffit hyblyg trwy wresogi ac ehangu graffit fflawiau naturiol yn gyflym trwy brosesu cemegol arbennig. Oherwydd ei broses weithgynhyrchu ehangu, fe'i gelwir hefyd yn graffit estynedig. Mae graffit hyblyg nid yn unig yn etifeddu priodweddau rhagorol graffit naturiol ond hefyd yn ehangu ei briodweddau meddalwch, gwytnwch ac arsugniad. Gall weithio o dan dymheredd uchel, pwysau uchel, neu amodau ymbelydredd a gellir ei ddefnyddio fel deunydd gwrth-fflam a selio. Gan ddefnyddio ei nodweddion hydroffobig ac oleoffilig, gellir ei ddefnyddio fel arsugniad i drin-sylweddau sy'n seiliedig ar olew, a ddefnyddir yn aml ar gyfer trin gollyngiadau olew crai a dŵr gwastraff maes olew; gall hefyd gael gwared ar sylweddau sy'n hydoddi mewn olew, megis plaladdwyr a rhai cydrannau niweidiol organig neu anorganig, neu gael eu defnyddio i gael gwared ar sylweddau niweidiol mewn nwyon llosg diwydiannol a nwyon gwacáu cerbydau.

Ceir graffit sfferig trwy ddefnyddio dulliau mecanyddol a chorfforol i sffericaleiddio'r graffit fflawiau naturiol. Mae'r siâp sfferig yn rhoi dargludedd trydanol rhagorol, gallu gwefru a rhyddhau, a bywyd beicio, gan ei wneud yn ddeunydd electrod negyddol cymharol ddelfrydol ar gyfer batris ïon lithiwm. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae'r defnydd o fatris ïon lithiwm mewn cynhyrchion electronig megis cyfrifiaduron, cyfathrebiadau ac adloniant wedi cynyddu'n gyflym. Gydag ehangiad cyflym y diwydiant cerbydau trydan glân ac ecogyfeillgar, mae'r galw am batris pŵer ïon lithiwm perfformiad uchel wedi cynyddu'n barhaus, sydd yn ei dro wedi gyrru'r galw a datblygiad graffit sfferig.

Ymhlith yr holl fathau newydd o ddeunyddiau graffit sydd ar gael ar hyn o bryd, yn ddiamau, graphene yw'r "ceffyl tywyll" o ddeunyddiau, gan sbarduno ton newydd o geisiadau am graffit ac yn wirioneddol gynrychioli math newydd o rym cynhyrchiol.

Mae graphene yn ddeunydd tebyg i daflen un haen sy'n cynnwys atomau carbon, a elwir hefyd yn graffit monolayer. Er gwaethaf ei drwch hynod denau, mae ganddo gryfder eithriadol o uchel, ynghyd â dargludedd trydanol rhagorol, dargludedd thermol, a hydrinedd, sy'n golygu ei fod yn cael ei werthfawrogi'n fawr mewn sawl maes fel ffiseg, cemeg, bioleg ac ynni. Trwy drosoli priodweddau uwch graphene, gellir cynhyrchu cynhyrchion diwydiannol ac electronig datblygedig fel haenau gwrth-cyrydu cyfansawdd graphene, deunyddiau ffilm afradu gwres, dyfeisiau arddangos hyblyg, a synwyryddion synhwyro. Yn y dyfodol, bydd gan graphene ragolygon eang mewn meysydd fel biofeddygaeth, opteg, electroneg, a'r amgylchedd, a disgwylir iddo achosi chwyldro aflonyddgar yn y maes lled-ddargludyddion, gan ddod yn ddeunydd sylfaenol ar gyfer cylchedau ac uwchgyfrifiaduron y genhedlaeth nesaf.

Yng nghyd-destun -ymchwil manwl parhaus ar ddeunyddiau graffit, disgwylir i ddeunyddiau sy'n seiliedig ar graffit perfformiad uchel a mwy arloesol ddod i'r amlwg yn y dyfodol, gan chwarae rhan arwyddocaol mewn hyrwyddo datblygiad diwydiannol, gwella effeithlonrwydd ynni, a diogelu'r amgylchedd. Mae ymchwil gyfredol yn dangos bod ansawdd graffit naturiol yn effeithio'n uniongyrchol ar berfformiad a chwmpas cymhwyso deunyddiau newydd a baratoir ohono. Y gorau yw ansawdd a phurdeb graffit naturiol, y mwyaf yw'r manteision wrth baratoi deunyddiau newydd. Yn y dyfodol, bydd gan feysydd ynni newydd, deunyddiau newydd, diwydiant amddiffyn cenedlaethol, ac awyrofod, sy'n defnyddio deunyddiau graffit ymyl arloesol, fwy o alw am adnoddau graffit o ansawdd uchel. Fel y warchodfa a chynhyrchydd mwyaf o graffit naturiol yn y byd, dylai Tsieina barhau i ddyfnhau ymdrechion archwilio graffit, defnyddio dulliau lluosog i chwilio'n gynhwysfawr am fwynau dwfn a datblygu adnoddau o ansawdd uchel, a dibynnu ar hyn, cryfhau datblygiad a defnydd cynhwysfawr o adnoddau graffit, gwella galluoedd ymchwil ac arloesi technolegol mewn meysydd sy'n dod i'r amlwg, a thrawsnewid manteision grymuso datblygiad newydd mewn meysydd graffit, a thrawsnewid manteision grymuso datblygu cynnyrch newydd yn barhaus mewn meysydd newydd.