מבוא לשיטות סינתזה תעשייתיות ושימושים של גרפיט מורחב

גרפיט מורחב, המכונה גם גרפיט ורמיקולרי, הוא תרכובת גבישית המשתמשת בשיטות פיזיקליות או כימיות כדי לשלב מגיבים שאינם פחמן לתוך חומרי ננו-פחמן גרפיטיים משולבים בקנה מידה טבעי ולשלב אותם עם מישורי רשת פחמן משושים תוך שמירה על מבנה שכבת הגרפיט. הוא לא רק שומר על התכונות הפיזיקליות והכימיות המצוינות של הגרפיט, כגון עמידות לטמפרטורה גבוהה, עמידות בפני קורוזיה, שטף נויטרונים, קרינה ארוכת טווח בקרני רנטגן וקרני גמא. יש לו גם תכונות פיזיקליות וכימיות מצוינות, כגון מקדם חיכוך נמוך, שימון עצמי טוב, מוליכות חשמלית ותרמית ואניסוטרופיה. יתר על כן, בשל האינטראקציה בין החומר המושתל לשכבת הגרפיט, הגרפיט המורחב מציג תכונות חדשות שאין לגרפיט הטהור ולחומר המושתל, ומתגבר על השבירות ועמידות בפני פגיעות של גרפיט טבעי. עורכי הגרפיט הבאים של Furuite משתפים את ההקדמה של שיטות הסינתזה התעשייתיות והשימושים של גרפיט מורחב:

1. שיטות סינתטיות הנפוצות בתעשייה

①חמצון כימי

יתרונות: חמצון כימי היא שיטה נפוצה ומבוססה בתעשייה. לכן, יש לה יתרונות ברורים, טכנולוגיה בוגרת ועלות נמוכה.

חיסרון: חומר הבין-תכליתי הוא בדרך כלל חומצה גופרתית מרוכזת, אשר צורכת כמות גדולה של חומצה. יש זיהום גז מזיק של Sox בתהליך הייצור, ושאריות במוצר גורמות גם לשחיקה של ציוד הסינתזה.

② חמצון אלקטרוכימי

כמו חמצון כימי, זוהי אחת משיטות הסינתזה התעשייתיות הנפוצות לגרפיט מורחב.

יתרונות: אין צורך להוסיף מחמצנים חזקים, כגון חומצות חזקות, וניתן לשלוט בתגובה על ידי התאמת פרמטרים כמו זרם ומתח. ציוד הסינתזה פשוט, כמות הסינתזה גדולה, האלקטרוליט אינו מזוהם וניתן לעשות בו שימוש חוזר.

חסרונות: יציבות המוצר המסונתז ירודה יותר משיטות אחרות, הדורשות ציוד גבוה יותר, וישנם גורמים רבים המשפיעים על איכות המוצר. לעיתים, הנפח המורחב של המוצר מצטמצם במידה ניכרת עקב עליית טמפרטורת הסביבה. בנוסף, ישנן תגובות לוואי בזרמים גבוהים בתמיסות מימיות, ולכן קשה להשיג תרכובות מסדר ראשון.

2. מפעלי ייצור עיקריים ויכולת ייצור

ייצור מוצרי הגרפיט המורחב במדינה שלי גדל מהשלב הראשוני ליותר מ-100 יצרנים, עם תפוקה שנתית של כ-30,000 טון, וריכוז השוק נמוך. כמו כן, רוב היצרנים הם בעיקר חומרי מילוי אטמים ברמה נמוכה, המשמשים לעתים רחוקות באטמי רכב ותאורת תעופה גרעינית. עם זאת, עם התפתחות הטכנולוגיה המקומית, שיעור המוצרים היוקרתיים יגדל בהדרגה.

3. ביקוש שוק ותחזית של חומרי איטום

כיום, גרפיט מורחב משמש בעיקר כחומרי איטום לרכב, כגון אטמי צילינדרים, אטמי פתחי יניקה ופליטה וכו'. חומרי איטום גרפיט מורחב משמשים במדינתי בעיקר כחומרי מילוי איטום. כיום פותח גרפיט מורחב בעל תכולת פחמן נמוכה, שיכול להפחית משמעותית את עלות הייצור של גרפיט מורחב, ובכך להחליף אסבסט בקנה מידה גדול ולהגדיל את הביקוש. מצד שני, אם ניתן יהיה להחליף חלקית חומרי איטום מפלסטיק, גומי ומתכת, הביקוש המקומי השנתי לחומרי איטום גרפיט מתרחב יהיה גדול יותר.

בתעשיית הרכב, כל אטם ראש צילינדר, אטם כניסת אוויר ופתח פליטה של רכב זקוק לכ-2~10 ק"ג של גרפיט מורחב, וכל 10,000 מכוניות זקוקות ל-20~100 טון של גרפיט מורחב. תעשיית הרכב של סין נכנסה לתקופה של התפתחות מהירה. לכן, הביקוש השנתי של ארצי לחומרי איטום מגרפיט מורחב עדיין אובייקטיבי מאוד.