طرق الإنتاج الشائعة للجرافيت القابل للتمدد

بعد معالجة الجرافيت القابل للتمدد بشكل فوري عند درجة حرارة عالية، يصبح شكله ديدانيًا، ويتمدد حجمه من 100 إلى 400 ضعف. يحتفظ هذا الجرافيت المتمدد بخصائص الجرافيت الطبيعي، فهو يتمتع بقابلية تمدد جيدة، ومسامي، ومقاوم للحرارة في ظل ظروف حجب الأكسجين. يتحمل نطاقًا واسعًا من درجات الحرارة، من -200 إلى 3000 درجة مئوية، وتبقى خصائصه الكيميائية مستقرة في ظل درجات الحرارة والضغط العاليين أو ظروف الإشعاع. وله تطبيقات واسعة في عمليات منع التسرب الديناميكية والثابتة في صناعات البترول والكيماويات والكهرباء والطيران والسيارات والسفن والأجهزة. فيما يلي، سيشرح لكم محررو مجلة Furuit Graphite طرق الإنتاج الشائعة للجرافيت القابل للتمدد:
1. طريقة الأكسدة بالموجات فوق الصوتية لصنع الجرافيت القابل للتمدد.
في عملية تحضير الجرافيت القابل للتمدد، يتم تعريض الإلكتروليت المؤكسد للاهتزازات فوق الصوتية، ويكون زمن الاهتزازات فوق الصوتية مماثلاً لزمن الأكسدة. ولأن اهتزاز الإلكتروليت بفعل الموجات فوق الصوتية مفيد لاستقطاب الكاثود والأنود، فإن سرعة الأكسدة الأنودية تتسارع ويقصر زمن الأكسدة.
2. طريقة الملح المنصهر تُنتج الجرافيت القابل للتمدد.
امزج عدة قطع من الجرافيت مع الجرافيت وسخنها لتشكيل جرافيت قابل للتمدد؛
3. تُستخدم طريقة الانتشار في الطور الغازي لصنع الجرافيت القابل للتمدد.
يُوضع كل من الجرافيت والمادة المُقحمة على طرفي أنبوب مفرغ من الهواء، ويُسخّن طرف المادة المُقحمة، ويتشكل فرق ضغط التفاعل اللازم نتيجةً لاختلاف درجة الحرارة بين الطرفين، بحيث تدخل المادة المُقحمة طبقة الجرافيت الرقائقي على شكل جزيئات صغيرة، وبذلك يُحضّر الجرافيت القابل للتمدد. يمكن التحكم في عدد طبقات الجرافيت القابل للتمدد المُنتج بهذه الطريقة، ولكن تكلفة إنتاجه مرتفعة.
4. طريقة التداخل الكيميائي تُنتج الجرافيت القابل للتمدد.
المادة الخام الأولية المستخدمة في التحضير هي الجرافيت الرقائقي عالي الكربون، أما الكواشف الكيميائية الأخرى مثل حمض الكبريتيك المركز (أكثر من 98٪)، وبيروكسيد الهيدروجين (أكثر من 28٪)، وبرمنجنات البوتاسيوم، وما إلى ذلك، فهي جميعها كواشف من الدرجة الصناعية. الخطوات العامة للتحضير هي كما يلي: عند درجة حرارة مناسبة، يتم تفاعل محلول بيروكسيد الهيدروجين، والجرافيت الرقائقي الطبيعي، وحمض الكبريتيك المركز بنسب مختلفة لفترة زمنية معينة مع التحريك المستمر مع إجراءات إضافة مختلفة، ثم يتم غسلها بالماء حتى التعادل، ثم يتم طردها مركزيًا، وبعد التجفيف، يتم التجفيف بالتفريغ عند 60 درجة مئوية؛
5. الإنتاج الكهروكيميائي للجرافيت القابل للتمدد.
يُعالج مسحوق الجرافيت في محلول إلكتروليتي حمضي قوي لإنتاج الجرافيت القابل للتمدد، ثم يُحلل مائيًا ويُغسل ويُجفف. ويُستخدم حمض الكبريتيك أو حمض النيتريك بشكل أساسي كحمض قوي. ويتميز الجرافيت القابل للتمدد الناتج بهذه الطريقة بانخفاض محتواه من الكبريت.