膨張黒鉛の構造と表面形態

膨張黒鉛は、天然のフレーク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、多孔質で粒状の新しい炭素材料です。インターカレーション剤の挿入により、黒鉛本体は耐熱性と導電性を持ち、シーリング、環境保護、難燃性、耐火性材料などの分野で幅広く使用されています。以下、フルイテグラファイトの編集者が膨張黒鉛の構造と表面形態について解説します。

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、硫黄含有量が少なく、低コストであるという利点があります。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。このようにして製造された膨張黒鉛は、断熱材や耐火材として使用した場合、優れた難燃効果を発揮します。

フレーク状黒鉛、膨張黒鉛、膨張黒鉛の微細形態をSEMで観察・分析した。高温では、膨張黒鉛中の層間化合物が分解して気体物質を生成し、ガス膨張によって黒鉛がC軸方向に膨張し、ワーム状の膨張黒鉛が形成される。そのため、膨張によって膨張黒鉛の比表面積が増加し、層間に多くの器官状の細孔が生じ、層状構造が維持され、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、黒鉛層間の間隔が増加する。