สถานการณ์การใช้งานกราไฟต์ที่ขยายได้
1. วัสดุปิดผนึกถูกผสมกับกราไฟต์คาร์บอนสูงและกรดซัลฟิวริกและกรดไนตริกเข้มข้น ผ่านกระบวนการปรับสภาพเป็นกรด การอบชุบด้วยความร้อน แล้วจึงอัดขึ้นรูป กราไฟต์ที่มีความยืดหยุ่นที่เตรียมได้นี้เป็นวัสดุปิดผนึกประสิทธิภาพสูงชนิดใหม่ และเป็นวัสดุนาโนชนิดหนึ่งที่เติบโตขึ้นเองในแหล่งกำเนิด เมื่อเปรียบเทียบกับยางแอสเบสตอสและวัสดุปิดผนึกแบบดั้งเดิมอื่นๆ แล้ว มีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมหลายประการ เช่น ความสามารถในการบีบอัด ความยืดหยุ่น การยึดเกาะด้วยตนเอง ความหนาแน่นต่ำ และสามารถใช้งานได้ในอุณหภูมิสูง การกัดกร่อนสูง และสภาวะการทำงานที่รุนแรงอื่นๆ เป็นเวลานาน แผ่นกราไฟต์และชิ้นส่วนปิดผนึกที่ทำจากกราไฟต์ถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การบินและอวกาศ เครื่องจักรกล อิเล็กทรอนิกส์ พลังงานนิวเคลียร์ ปิโตรเคมี พลังงานไฟฟ้า การต่อเรือ การถลุงโลหะ และอื่นๆ เนื่องจากมีน้ำหนักเบา นำไฟฟ้าได้ดี นำความร้อนได้ดี ทนต่ออุณหภูมิสูง ทนต่อการกัดกร่อนของกรดและด่าง มีความยืดหยุ่นดี หล่อลื่นได้ดี มีความยืดหยุ่น และมีเสถียรภาพทางเคมี และคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมอื่นๆ จึงได้รับการยกย่องว่าเป็น "ราชาแห่งการปิดผนึก" ของโลก
2. กราไฟต์ขยายตัวที่ได้จากการขยายตัวที่อุณหภูมิสูงในด้านการรักษาสิ่งแวดล้อม มีโครงสร้างรูพรุนที่หลากหลายและประสิทธิภาพการดูดซับที่ดีเยี่ยม จึงมีการใช้งานอย่างกว้างขวางในด้านการรักษาสิ่งแวดล้อมและชีวการแพทย์ โครงสร้างรูพรุนของกราไฟต์ขยายตัวแบ่งออกเป็นสองชนิด คือ รูพรุนเปิดและรูพรุนปิด ปริมาตรของรูพรุนของกราไฟต์ขยายตัวอยู่ที่ประมาณ 98% และส่วนใหญ่เป็นรูพรุนขนาดใหญ่ที่มีช่วงการกระจายขนาดรูพรุน 1 ~ 10.3 นาโนเมตร เนื่องจากเป็นวัสดุที่มีรูพรุนขนาดใหญ่และขนาดกลางเป็นหลัก จึงมีลักษณะการดูดซับที่แตกต่างจากถ่านกัมมันต์และวัสดุที่มีรูพรุนขนาดเล็กอื่นๆ เหมาะสำหรับการดูดซับในเฟสของเหลว แต่ไม่เหมาะสำหรับการดูดซับในเฟสของก๊าซ มีคุณสมบัติชอบน้ำมันและไม่ชอบน้ำในการดูดซับในเฟสของเหลว กราไฟต์ขยายตัว 1 กรัมสามารถดูดซับน้ำมันหนักได้มากกว่า 80 กรัม ดังนั้นจึงเป็นวัสดุรักษาสิ่งแวดล้อมที่มีศักยภาพสำหรับการทำความสะอาดมลพิษน้ำมันบนผิวน้ำ ในการบำบัดน้ำเสียของโรงงานเคมี มักใช้จุลินทรีย์ (แบคทีเรีย) กราไฟต์ขยายตัวได้เป็นตัวนำจุลินทรีย์ที่ดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการบำบัดน้ำเสียจากมลพิษของสารประกอบอินทรีย์โมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น น้ำมัน เนื่องจากมีความเสถียรทางเคมีที่ดีและสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ จึงมีโอกาสในการใช้งานที่สดใส
3. ในด้านการแพทย์ เนื่องจากกราไฟต์ที่ขยายตัวได้มีคุณสมบัติในการดูดซับโมเลกุลขนาดใหญ่ทั้งอินทรีย์และชีวภาพ จึงมีโอกาสในการประยุกต์ใช้ในวัสดุชีวการแพทย์อย่างกว้างขวาง
4. วัสดุแบตเตอรี่พลังงานสูง กราไฟต์ขยายตัวได้ถูกนำมาใช้เป็นวัสดุแบตเตอรี่ โดยใช้ปฏิกิริยาของชั้นกราไฟต์ขยายตัวเพื่อเปลี่ยนพลังงานอิสระเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยปกติจะใช้กราไฟต์ขยายตัวได้เป็นแคโทด ลิเธียมเป็นแอโนด หรือกราไฟต์ขยายตัวได้ผสมกับซิลเวอร์ออกไซด์เป็นแคโทด สังกะสีเป็นแอโนด หมึกฟลูออไรด์จากฟอสซิล กรดกราไฟต์ และกราไฟต์ขยายตัวได้ผสมกับโลหะเฮไลด์ เช่น AuCl3 และ TiF4 ก็ถูกนำมาใช้ในแบตเตอรี่เช่นกัน
5. สารหน่วงไฟ
เนื่องจากคุณสมบัติการขยายตัวและทนต่ออุณหภูมิสูงของกราไฟต์ขยายตัว กราไฟต์ขยายตัวจึงเป็นวัสดุปิดผนึกที่ดีเยี่ยมและถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในแถบปิดผนึกกันไฟ มีสองรูปแบบหลัก: รูปแบบแรกคือการผสมวัสดุกราไฟต์ขยายตัวกับวัสดุยาง สารหน่วงไฟอนินทรีย์ สารเร่งปฏิกิริยา สารวัลคาไนซ์ สารเสริมแรง และสารเติมแต่ง จากนั้นจึงนำไปวัลคาไนซ์และขึ้นรูปเป็นแถบยางปิดผนึกขยายตัวขนาดต่างๆ ส่วนใหญ่ใช้สำหรับประตูหนีไฟ หน้าต่างหนีไฟ และอื่นๆ แถบปิดผนึกขยายตัวสามารถปิดกั้นการไหลของควันได้ตั้งแต่ต้นจนจบที่อุณหภูมิห้องและในสภาวะไฟไหม้ อีกรูปแบบหนึ่งคือการใช้แถบใยแก้วเป็นตัวพา กราไฟต์ขยายตัวที่ยึดติดกับตัวพาด้วยสารยึดเกาะ กาวที่เกิดขึ้นจากวัสดุคาร์บอนไนซ์ที่อุณหภูมิสูง โดยแรงเฉือนที่เกิดขึ้นสามารถป้องกันการเลื่อนของกราไฟต์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่วนใหญ่ใช้สำหรับประตูหนีไฟ แต่ไม่สามารถปิดกั้นการไหลของก๊าซไอเสียเย็นที่อุณหภูมิห้องหรืออุณหภูมิต่ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นจึงต้องใช้ร่วมกับวัสดุปิดผนึกที่อุณหภูมิห้อง
กราไฟต์ขยายตัวที่ทนไฟได้ดี เป็นสารหน่วงไฟที่ดีสำหรับวัสดุพลาสติก มีคุณสมบัติปลอดสารพิษและไม่ก่อให้เกิดมลพิษ สามารถให้ผลการหน่วงไฟที่ดีเยี่ยมเมื่อใช้เพียงอย่างเดียวหรือผสมกับสารหน่วงไฟอื่นๆ กราไฟต์ขยายตัวสามารถให้ผลการหน่วงไฟได้เท่ากับสารหน่วงไฟทั่วไป แต่ใช้ปริมาณน้อยกว่ามาก หลักการทำงานคือ: ที่อุณหภูมิสูง การขยายตัวของกราไฟต์จะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว ทำให้เปลวไฟดับลง และวัสดุที่ขยายตัวของกราไฟต์จะปกคลุมอยู่บนพื้นผิวของวัสดุตั้งต้น ป้องกันการแผ่รังสีความร้อนและการสัมผัสกับออกซิเจน ในระหว่างการขยายตัว จะมีการปล่อยอนุมูลอิสระของกรดในชั้นระหว่างโมเลกุล ซึ่งช่วยส่งเสริมการเกิดคาร์บอนของวัสดุตั้งต้น ทำให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีผ่านวิธีการหน่วงไฟต่างๆ
ถุงกันไฟ วัสดุบล็อกกันไฟชนิดพลาสติก และวงแหวนกันไฟ เนื่องจากกราไฟต์ที่ขยายตัวได้ในอุณหภูมิสูงมีความสามารถในการต้านทานความเสียหายและมีอัตราการขยายตัวสูง จึงสามารถใช้เป็นส่วนประกอบของถุงกันไฟ วัสดุบล็อกกันไฟชนิดพลาสติก และวงแหวนกันไฟได้อย่างมีประสิทธิภาพ เป็นวัสดุหน่วงไฟที่ขยายตัวได้ดี ใช้สำหรับการปิดผนึกกันไฟในงานก่อสร้าง (เช่น การปิดผนึกท่อก่อสร้าง สายเคเบิล สายไฟ ก๊าซ ท่อก๊าซ ท่ออากาศ และกรณีอื่นๆ)
การประยุกต์ใช้ในสารเคลือบ อนุภาคละเอียดของกราไฟต์ที่ขยายตัวได้สามารถเติมลงในสารเคลือบทั่วไปเพื่อผลิตสารเคลือบที่ทนไฟและป้องกันไฟฟ้าสถิตได้ดีขึ้น และปรับปรุงความทนทานต่ออุณหภูมิสูงและความทนไฟ ชั้นคาร์บอนที่ไม่ติดไฟจำนวนมากที่เกิดขึ้นในระหว่างเกิดเพลิงไหม้สามารถป้องกันการแผ่รังสีความร้อนไปยังพื้นผิวได้อย่างมีประสิทธิภาพและปกป้องพื้นผิวได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ เนื่องจากกราไฟต์เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดี สารเคลือบจึงสามารถป้องกันการสะสมของประจุไฟฟ้าสถิตได้ จึงนำไปใช้กับถังเก็บน้ำมันเชื้อเพลิงเพื่อให้ได้ผลสองประการคือการป้องกันไฟและการป้องกันไฟฟ้าสถิต
แผ่นกันไฟ แผ่นกระดาษกันไฟ ทนต่อการกัดกร่อน และทนต่ออุณหภูมิสูง: มีฐานโลหะบุด้วยชั้นกราไฟต์ขยายตัวได้ ระหว่างชั้นกราไฟต์ขยายตัวและฐานโลหะมีชั้นกาวคาร์บอน ชั้นกราไฟต์ขยายตัวถูกเคลือบด้วยชั้นป้องกันคาร์บอน ทนต่อการกัดกร่อน ทนต่ออุณหภูมิสูง และทนต่อแรงดันสูง ในขณะเดียวกันก็สามารถใช้งานได้ตามปกติในอุณหภูมิต่ำ ไม่กลัวการเย็นตัวอย่างรวดเร็วและการร้อนขึ้นอย่างรวดเร็ว และมีค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนที่ดีเยี่ยม อุณหภูมิใช้งานอยู่ที่ -100 ถึง 2,000 ℃ ใช้งานได้หลากหลาย ผลิตง่าย ต้นทุนต่ำ นอกจากนี้ กราไฟต์ขยายตัวที่อุณหภูมิสูงและอัดเป็นกระดาษกราไฟต์ ยังใช้ในสถานที่กันไฟได้อีกด้วย