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剛石和石墨的化學成分都是碳(C),科學家們稱之為“同質(zhì)多像變體”,也有人稱“同素異形體”。在特殊條件下使用的火箭噴管石墨喉襯或其他一些航天用石墨結(jié)構(gòu)材料,都需要有相關(guān)良好的抗熱震性。從這種稱呼可以知道它們具有相同的“質(zhì)”,但“形”或“性”卻不同,且有天壤之別,金剛石是目前硬的物質(zhì),而石墨卻是很軟的物質(zhì)之一。大家都知道鉛筆芯就是用石墨粉和粘土配比而制成的,石墨粉多則軟,用“B“表示,粘土摻多了則硬,用“H”表示。礦物學家用摩氏硬度來表示相對硬度,金剛石為10,而石墨的摩氏硬度只有1。它們的硬度差別那么大,關(guān)鍵在于它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有很大的差異。
石墨(graphite)是一種礦物名,通常產(chǎn)于變質(zhì)巖中,是煤或碳質(zhì)巖石(或沉積物)受到區(qū)域變質(zhì)作用或巖漿侵入作用形成。
石墨是元素碳的一種同素異形體,每個碳原子的周邊連結(jié)著另外三個碳原子,排列方式呈蜂巢式的多個六邊形,每層間有微弱的范德華引力。石墨是元素碳的一種同素異形體,每個碳原子的周邊連結(jié)著另外三個碳原子,排列方式呈蜂巢式的多個六邊形,每層間有微弱的范德華引力。由于每個碳原子均會放出一個電子,那些電子能夠自由移動,因此石墨屬于導電體。石墨是其中一種很軟的礦物,不透明且觸感油膩,顏色由鐵黑到鋼鐵灰,形狀呈晶體狀、薄片狀、鱗狀、條紋狀、層狀體或散布在變質(zhì)巖中。 化學性質(zhì)不活潑,具有耐腐蝕性。
一、石墨制品具有很好的吸附性。膨脹石墨的耐腐蝕性強,與天然石墨一樣,膨脹石墨的化學性質(zhì)是惰性的,幾乎不受所有的化學介質(zhì)的腐蝕。 炭的空隙結(jié)構(gòu)使炭具有很好的吸附性,故炭常被用作吸附材料,用于吸附水分、氣味、有毒物質(zhì)等。 二、石墨制品具有很好的導熱性,傳熱快,受熱均勻,節(jié)約燃料。 用石墨制成的烤盤,鍋等加熱快,而且燒制的食物受熱均勻,從里往外熟,加熱時間短,不僅味道純正,而且能鎖住食物本來的養(yǎng)分。三、石墨制品具有化學穩(wěn)定性和抗侵蝕能力。 石墨在常溫下具有很好的化學穩(wěn)定性,不受任何強酸,強堿及溶劑的侵蝕。因此,石墨制品即使長期使用損耗也很少,只要擦拭干凈還如新的一樣。 四、石墨制品具有強大的防氧化作用及還原作用。 制品尤其是石墨床墊加熱后可以產(chǎn)生負氧離子,使周圍的物品活性化,維持人體健康,有效預防衰老,使皮膚充滿光澤和彈性。
石墨是一種重要的非金屬礦物資源,由于其優(yōu)良的特性且在自然界中儲量豐富,故石墨在電化學方面廣泛應(yīng)用,常被用作電極材料。然而在電解質(zhì)中,即使耐腐蝕性強的石墨也會被腐蝕,嚴重影響電極的使用壽命;在電池中還使得電池放電時極不穩(wěn)定。
石墨制品加工的原料比用天然鱗片石墨為原料制備氧化石墨的氧化程度。1938年學者羅西尼通過熱力學計算,奠定了合成金剛石的理論基礎(chǔ),算出要使石墨變成金剛石,至少要在15000個大氣壓、攝氏1500度的高溫條件下才可以,到50-60年代建成了能達到上述條件的儀器裝置。氧化程度高的產(chǎn)物其XRD圖譜在2θ為10°附近出現(xiàn)很明顯的特征峰。同時氧化石墨的制備工藝實驗結(jié)果顯示,反應(yīng)物的用量、低溫反應(yīng)的時間都是影響石墨制品加工的氧化程度的重要因素。從極化曲線來看,氧化石墨的耐腐蝕性能比可膨脹石墨的耐腐蝕性能要好,而可膨脹石墨的耐腐蝕性能比天然石墨的要好,純度越高的天然石墨的耐腐蝕性能越好;對于不同石墨粒徑的石墨,粒徑越大的天然石墨制備的氧化石墨的耐腐蝕性越好。