الجرافيت المتمدد، المعروف أيضًا باسم الجرافيت الدودي، مركب بلوري يستخدم طرقًا فيزيائية أو كيميائية لدمج المواد المتفاعلة غير الكربونية في مواد نانوكربونية جرافيتية متداخلة ذات تدرج طبيعي، ويتحد مع مستويات شبكية سداسية كربونية مع الحفاظ على بنية طبقة الجرافيت. لا يقتصر هذا على الحفاظ على الخصائص الفيزيائية والكيميائية الممتازة للجرافيت، مثل مقاومة درجات الحرارة العالية، ومقاومة التآكل، وتدفق النيوترونات، والتعرض طويل الأمد للأشعة السينية وأشعة غاما، بل يتميز أيضًا بخصائص فيزيائية وكيميائية ممتازة، مثل معامل الاحتكاك المنخفض، والتزييت الذاتي الجيد، والتوصيل الكهربائي والحراري، وتباين الخواص. علاوة على ذلك، وبفضل التفاعل بين المادة المتداخلة وطبقة الجرافيت، يُظهر الجرافيت المتمدد خصائص جديدة لا يمتلكها الجرافيت الأصلي والمادة المتداخلة، ويتغلب على هشاشة الجرافيت الطبيعي ومقاومته للصدمات. يشارك محررو جرافيت فورويت التاليون مقدمة عن طرق التركيب الصناعي واستخدامات الجرافيت المتمدد:
1. الطرق التركيبية المستخدمة بشكل شائع في الصناعة
①الأكسدة الكيميائية
المزايا: الأكسدة الكيميائية طريقة شائعة الاستخدام وراسخة في الصناعة. لذلك، تتميز بمزايا واضحة، وتقنية متطورة، وتكلفة منخفضة.
العيوب: عادةً ما يكون عامل التداخل حمض الكبريتيك المُركّز، الذي يستهلك كمية كبيرة منه. يحدث تلوث بغازات أكسيد الكبريت الضارة أثناء عملية الإنتاج، كما أن بقايا المنتج تُسبب تآكل معدات التركيب.
②الأكسدة الكهروكيميائية
مثل الأكسدة الكيميائية، فهي واحدة من طرق التركيب الصناعي الشائعة للجرافيت الموسع.
المزايا: لا حاجة لإضافة مؤكسدات قوية، مثل الأحماض القوية، ويمكن التحكم في التفاعل عن طريق ضبط معلمات مثل التيار والجهد. معدات التخليق بسيطة، وكمية التخليق كبيرة، والإلكتروليت غير ملوث، ويمكن إعادة استخدامه.
العيوب: استقرار المنتج المُصنّع أقل من الطرق الأخرى التي تتطلب معدات أعلى، وهناك العديد من العوامل التي تؤثر على جودة المنتج. أحيانًا، ينخفض حجم المنتج المتمدد بشكل كبير بسبب ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. بالإضافة إلى ذلك، تحدث تفاعلات جانبية عند التيارات العالية في المحاليل المائية، مما يُصعّب الحصول على مركبات من الدرجة الأولى.
2. شركات الإنتاج الرئيسية والقدرة الإنتاجية
ازداد إنتاج منتجات الجرافيت الموسع في بلدي منذ بدايته ليصل إلى أكثر من 100 مُصنِّع، بإنتاج سنوي يبلغ حوالي 30 ألف طن، مع تركيز سوقي منخفض. كما أن معظم المُصنِّعين يعتمدون بشكل أساسي على حشوات الختم منخفضة الجودة، ونادرًا ما تُستخدم في حشوات ختم السيارات وأضواء الطيران النووي. ومع ذلك، مع تطور التكنولوجيا المحلية، ستزداد نسبة المنتجات عالية الجودة تدريجيًا.
3. الطلب في السوق وتوقعات مواد الختم
يُستخدم الجرافيت المتمدد حاليًا بشكل رئيسي كمواد مانعة للتسرب في السيارات، مثل حشوات الأسطوانات، وحشوات منافذ السحب والعادم، وغيرها. وتُستخدم مواد الجرافيت المتمدد في بلدي بشكل رئيسي كحشوات مانعة للتسرب. وقد طُوِّر الجرافيت المتمدد منخفض الكربون حاليًا، مما يُقلل بشكل كبير من تكلفة إنتاجه، ويحل محل الأسبستوس على نطاق واسع، ويزيد الطلب عليه. من ناحية أخرى، إذا أمكن استبدال مواد الختم البلاستيكية والمطاطية والمعدنية جزئيًا، فسيزداد الطلب المحلي السنوي على مواد الختم الجرافيتية القابلة للتمدد.
في صناعة السيارات، تحتاج كل حشوة رأس أسطوانة السيارة، وحشوة مدخل الهواء، وحشوة مخرج العادم، إلى حوالي 2 إلى 10 كجم من الجرافيت الموسع، بينما تحتاج كل 10,000 سيارة إلى 20 إلى 100 طن من الجرافيت الموسع. تشهد صناعة السيارات الصينية تطورًا سريعًا، ولذلك، لا يزال الطلب السنوي في بلدي على مواد حشو الجرافيت الموسع موضوعيًا للغاية.
وقت النشر: ٧ سبتمبر ٢٠٢٢