Bahan Dan Aplikasi Paling Menjanjikan di Abad 21
Jul 16, 2021
Pengantar:
Grafit adalah alotrop unsur karbon. Pinggiran setiap atom karbon dihubungkan dengan tiga atom karbon lainnya (beberapa segi enam disusun dalam sarang lebah) yang terikat secara kovalen untuk membentuk molekul kovalen. Karena setiap atom karbon memancarkan elektron, elektron tersebut dapat bergerak bebas, sehingga grafit merupakan konduktor listrik. Grafit adalah salah satu mineral paling lembut, dan kegunaannya meliputi pembuatan timah pensil dan pelumas. Karbon adalah unsur non-logam, yang terletak di grup IVA periode kedua tabel periodik.
Ciri
Sifat kimia unsur karbon relatif stabil pada suhu kamar, dan tidak larut dalam air, asam encer, alkali encer dan pelarut organik; bereaksi dan terbakar dengan oksigen pada suhu tinggi yang berbeda untuk menghasilkan karbon dioksida atau karbon monoksida; di antara halogen, hanya fluor yang dapat langsung bereaksi dengan unsur karbon; Di bawah suhu tinggi, unsur karbon lebih mudah dioksidasi oleh asam; pada suhu tinggi, karbon juga dapat bereaksi dengan banyak logam untuk membentuk karbida logam. Karbon bersifat reduktif dan dapat melebur logam pada suhu tinggi. Grafit adalah mineral kristal dari unsur karbon, dan kisi kristalnya adalah struktur berlapis heksagonal. Jarak antara setiap lapisan mesh adalah 340pm, dan jarak antara atom karbon pada lapisan mesh yang sama adalah 142pm;. Itu milik sistem kristal heksagonal dengan belahan dada berlapis lengkap. Permukaan belahan didominasi oleh ikatan molekul, yang memiliki daya tarik yang lebih lemah terhadap molekul, sehingga daya apung alaminya sangat baik. Grafit, intan, karbon 60, karbon nanotube, dll. semuanya adalah zat karbon sederhana, dan mereka adalah alotrop. Sifat khusus grafit, tahan suhu tinggi: titik leleh grafit adalah 3850 ± 50 ° C, dan titik didih adalah 4250 ° C. Bahkan setelah pembakaran busur suhu sangat tinggi, penurunan berat badan sangat kecil, dan koefisien ekspansi termal juga sangat kecil. Kekuatan grafit meningkat dengan meningkatnya suhu. Pada 2000 °C, kekuatan grafit menjadi dua kali lipat.
Tahan panas
Dalam industri besi dan baja, refraktori grafit digunakan untuk pelapis refraktori tanur sembur busur dan konverter oksigen, pelapis refraktori sendok, dll.; refraktori grafit terutama bahan pengecoran integral, batu bata karbon magnesia dan refraktori grafit aluminium. Grafit juga digunakan sebagai bahan pembentuk film untuk metalurgi serbuk dan pengecoran logam. Bubuk grafit ditambahkan ke baja cair untuk meningkatkan kandungan karbon baja, sehingga baja karbon tinggi memiliki banyak sifat yang sangat baik.
bahan konduktif
Dalam industri listrik, digunakan untuk membuat elektroda, sikat, batang karbon, tabung karbon, elektroda positif perangkat arus positif merkuri, pencuci grafit, suku cadang telepon, pelapis untuk tabung gambar televisi, dll.
Bahan pelumas tahan aus
Grafit sering digunakan sebagai pelumas dalam industri permesinan. Minyak pelumas tidak dapat digunakan pada kondisi kecepatan tinggi, suhu tinggi, dan tekanan tinggi, sedangkan bahan tahan aus grafit dapat bekerja pada kecepatan geser tinggi pada suhu -200 hingga 2000°C tanpa minyak pelumas. Banyak peralatan yang mengangkut media korosif banyak menggunakan bahan grafit untuk membuat cangkir piston, segel dan bantalan. Mereka tidak perlu menambahkan minyak pelumas saat mereka berjalan. Emulsi grafit juga merupakan pelumas yang baik untuk banyak pemrosesan logam (gambar kawat, gambar pipa).
Bahan tahan korosi
Grafit yang diproses secara khusus, yang memiliki karakteristik ketahanan korosi, konduktivitas termal yang baik, dan permeabilitas rendah, banyak digunakan dalam produksi penukar panas, tangki reaksi, kondensor, menara pembakaran, menara absorpsi, pendingin, pemanas, dan filter , Peralatan pompa . Ini banyak digunakan dalam industri petrokimia, hidrometalurgi, produksi asam-basa, serat sintetis, pembuatan kertas dan sektor industri lainnya, yang dapat menghemat banyak bahan logam
Bahan metalurgi suhu tinggi
Karena grafit memiliki koefisien ekspansi termal yang kecil dan dapat menahan perubahan dingin dan panas yang cepat, grafit dapat digunakan sebagai cetakan kaca. Setelah grafit digunakan, logam besi dapat memperoleh coran dengan dimensi yang tepat dan tingkat penyelesaian permukaan yang tinggi. Ini dapat digunakan tanpa pemrosesan atau sedikit pemrosesan. Menyimpan banyak logam. Produksi semen karbida dan proses metalurgi serbuk lainnya biasanya menggunakan bahan grafit untuk membuat kapal porselen untuk cetakan kompresi dan sintering. Crucible pertumbuhan kristal silikon kristal tunggal, bejana penyulingan regional, perlengkapan pendukung, pemanas induksi, dll. Semuanya terbuat dari grafit dengan kemurnian tinggi. Selain itu, grafit juga dapat digunakan untuk papan dan alas isolasi grafit peleburan vakum, tabung tungku tahan suhu tinggi dan komponen lainnya.
Energi Atom dan Industri Pertahanan
Grafit memiliki moderator neutron yang baik digunakan dalam reaktor atom. Reaktor uranium-grafit saat ini merupakan reaktor atom yang paling banyak digunakan. Material deselerasi dalam reaktor nuklir yang digunakan sebagai tenaga listrik harus memiliki titik leleh, stabilitas, dan ketahanan korosi yang tinggi. Grafit sepenuhnya dapat memenuhi persyaratan di atas. Kemurnian grafit yang digunakan dalam reaktor atom sangat tinggi, dan kandungan pengotornya tidak boleh melebihi puluhan ppm. Secara khusus, kandungan boron harus kurang dari 0,5 ppm. Dalam industri pertahanan nasional, grafit juga digunakan untuk membuat nozel roket bahan bakar padat, kerucut hidung rudal, bagian peralatan dirgantara, bahan insulasi panas dan bahan proteksi radiasi.