Графит — это аллотроп элементарного углерода, где каждый атом углерода окружен тремя другими атомами углерода (расположенными в виде сот с множеством шестиугольников), которые ковалентно связаны с образованием ковалентных молекул.

Благодаря своей особой структуре графит обладает следующими особыми свойствами:

1) Устойчивость к высоким температурам: температура плавления графита составляет 3850 ± 50 ℃, а точка кипения — 4250 ℃.Даже после обжига дугой сверхвысокой температуры потеря веса очень мала, а коэффициент теплового расширения также очень мал.Прочность графита увеличивается с температурой, а при 2000 ℃ прочность графита удваивается.

2) Проводимость и теплопроводность: проводимость графита в сто раз выше, чем у обычных неметаллических минералов.Теплопроводность превышает теплопроводность металлических материалов, таких как сталь, железо и свинец.Теплопроводность снижается с повышением температуры, и даже при очень высоких температурах графит становится изолятором.Графит может проводить электричество, поскольку каждый атом углерода в графите образует только три ковалентные связи с другими атомами углерода, и каждый атом углерода все еще сохраняет один свободный электрон для переноса заряда.

3) Смазывающая способность: смазывающая способность графита зависит от размера графитовых хлопьев.Чем крупнее хлопья, тем меньше коэффициент трения и тем лучше эффективность смазки.

4) Химическая стабильность: Графит обладает хорошей химической стабильностью при комнатной температуре и может противостоять коррозии кислотой, щелочью и органическими растворителями.

5) Пластичность: Графит обладает хорошей прочностью и его можно измельчать в очень тонкие листы.

6) Устойчивость к термическому удару: графит может выдерживать резкие изменения температуры без повреждений при использовании при комнатной температуре.При резком изменении температуры объем графита сильно не меняется и не трескается.

Использование:
1. Используется в качестве огнеупорного материала: Графит и изделия из него обладают устойчивостью к высоким температурам и высокой прочностью.В основном их используют в металлургической промышленности для изготовления графитовых тиглей.В сталеплавильном производстве графит обычно используется в качестве защитного средства для стальных слитков и в качестве футеровки металлургических печей.

2. В качестве токопроводящего материала: применяется в электротехнической промышленности для изготовления электродов, щеток, угольных стержней, угольных трубок, положительных электродов ртутных выпрямителей, графитовых прокладок, деталей телефонов, покрытий телевизионных ламп и т.п.

3. В качестве износостойкого смазочного материала: Графит часто используется в качестве смазки в механической промышленности.Смазочное масло часто невозможно использовать в условиях высоких скоростей, высоких температур и высокого давления, тогда как графитовые износостойкие материалы могут работать без смазочного масла при высоких скоростях скольжения при температурах 200-2000 ℃.Во многих устройствах, транспортирующих агрессивные среды, графитовые материалы широко используются для изготовления поршневых колец, уплотнительных колец и подшипников, не требующих добавления смазочного масла в процессе работы.Графитовая эмульсия также является хорошей смазкой при многих видах обработки металлов (волочение проволоки, волочение труб).
4. Графит обладает хорошей химической стабильностью.Специально обработанный графит, обладающий такими характеристиками, как коррозионная стойкость, хорошая теплопроводность и низкая проницаемость, широко используется в производстве теплообменников, реакционных резервуаров, конденсаторов, башен сжигания, абсорбционных башен, охладителей, нагревателей, фильтров и насосного оборудования.Широко используемый в таких отраслях промышленности, как нефтехимия, гидрометаллургия, кислотно-щелочное производство, производство синтетических волокон и бумаги, он позволяет сэкономить большое количество металлических материалов.

Разновидности непроницаемого графита различаются по коррозионной стойкости из-за различных содержащихся в нем смол.Пропитки из фенольной смолы устойчивы к кислотам, но не к щелочам;Пропитки на основе смолы фурфурилового спирта устойчивы как к кислотам, так и к щелочам.Различна и жаростойкость разных разновидностей: углерод и графит выдерживают 2000-3000 ℃ в восстановительной атмосфере, а начинают окисляться при 350 ℃ и 400 ℃ в окислительной атмосфере соответственно;Разновидность непроницаемого графита варьируется в зависимости от пропиточного агента, и, как правило, он термостойок до температуры ниже 180 ℃ за счет пропитки фенольным или фурфуриловым спиртом.

5. Используется для литья, точения песка, формования и высокотемпературных металлургических материалов: из-за небольшого коэффициента теплового расширения графита и его способности выдерживать изменения при быстром охлаждении и нагреве его можно использовать в качестве формы для стеклянной посуды.После использования графита из черного металла можно получить отливки точных размеров, гладкой поверхности и высокого выхода продукции.Его можно использовать без обработки или с незначительной обработкой, что позволяет сэкономить большое количество металла.В процессах порошковой металлургии, таких как производство твердых сплавов, графитовые материалы обычно используются для изготовления керамических лодочек для прессования и спекания.Тигель для выращивания кристаллов, региональный рафинирующий контейнер, опорное приспособление, индукционный нагреватель и т. д. из монокристаллического кремния изготовлены из графита высокой чистоты.Кроме того, графит также можно использовать в качестве графитовой изоляционной плиты и основы для вакуумной плавки, а также в качестве таких компонентов, как жаропрочные печные трубы, стержни, пластины и решетки.

6. Используется в атомной энергетике и национальной оборонной промышленности: графит имеет отличные замедлители нейтронов, используемые в атомных реакторах, а уран-графитовые реакторы являются широко используемым типом атомных реакторов.Материал замедления, используемый в атомных реакторах для энергетики, должен иметь высокую температуру плавления, стабильность и коррозионную стойкость, а графит может полностью соответствовать вышеуказанным требованиям.Требования к чистоте графита, используемого в атомных реакторах, очень высоки, а содержание примесей не должно превышать десятков ppm.В частности, содержание бора должно быть менее 0,5 частей на миллион.В оборонной промышленности графит также используется для изготовления сопел твердотопливных ракет, носовых обтекателей ракет, деталей космической навигационной аппаратуры, изоляционных и противорадиационных материалов.

7. Графит также может предотвратить образование накипи в котле.Соответствующие модульные испытания показали, что добавление в воду определенного количества графитового порошка (около 4-5 граммов на тонну воды) может предотвратить образование накипи на поверхности котла.Кроме того, графитовое покрытие металлических дымоходов, крыш, мостов и трубопроводов может предотвратить коррозию и ржавчину.

Графит можно использовать в качестве стержня карандаша, пигмента и полирующего средства.После специальной обработки графит может быть использован для производства различных специальных материалов для соответствующих отраслей промышленности.