膨張黒鉛の構造と表面形態

膨張黒鉛は、天然の鱗片状黒鉛をインターカレーション、洗浄、乾燥、高温膨張させることで得られる、緩い多孔質の虫状物質です。緩い多孔質の粒状新炭素材料です。インターカレーション剤の挿入により、黒鉛体は耐熱性と導電性を備え、シーリング材、環境保護材、難燃性・耐火材などの分野で広く使用されています。以下は、古石黒鉛の編集者による膨張黒鉛の構造と表面形態の紹介です。

近年、環境汚染への関心が高まっており、電気化学的手法で製造された黒鉛製品は、環境汚染が少なく、硫黄含有量が低く、コストが低いなどの利点があります。電解液が汚染されていなければ再利用できるため、大きな注目を集めています。リン酸と硫酸の混合溶液を電解液として使用することで酸濃度を低減し、リン酸の添加によって膨張黒鉛の耐酸化性も向上しました。製造された膨張黒鉛は、断熱材や耐火材として使用すると、優れた難燃効果を発揮します。

片状黒鉛、膨張黒鉛、膨張黒鉛の微細構造を走査電子顕微鏡（SEM）で検出・分析した。高温下では、膨張黒鉛中の層間化合物が分解してガス状物質が発生し、そのガス膨張が強力な駆動力となって黒鉛をC軸方向に膨張させ、虫状の膨張黒鉛を形成する。そのため、膨張により膨張黒鉛の比表面積が増加し、ラメラ間に多数の器官状細孔が形成され、ラメラ構造が維持され、層間のファンデルワールス力が破壊され、層間化合物が完全に膨張し、黒鉛層間の間隔が拡大する。