הצגת שיטות סינתזה תעשייתיות ושימושים בגרפיט מורחב

גרפיט מורחב, הידוע גם בשם גרפיט ורמיקולרי, הוא תרכובת גבישית המשתמשת בשיטות פיזיקליות או כימיות כדי לשלב מגיבים שאינם פחמן לחומרי ננו-פחמן גרפיטים בקנה מידה טבעי ולשלב עם מישורי רשת משושה פחמן תוך שמירה על מבנה שכבת הגרפיט. זה לא רק שומר על התכונות הפיזיקליות והכימיות המצוינות של גרפיט, כגון עמידות בטמפרטורה גבוהה, עמידות בפני קורוזיה, שטף נויטרונים, קרינת רנטגן וקרני גמא לטווח ארוך. יש לו גם תכונות פיסיקליות וכימיות מצוינות, כגון מקדם חיכוך נמוך, שימון עצמי טוב, מוליכות חשמלית ותרמית ואנזיטרופיה. יתרה מכך, בשל האינטראקציה בין החומר המשולב לשכבת הגרפיט, הגרפיט המורחב מציג תכונות חדשות שאין לגרפיט הבתולי ולחומר המשולב, ומתגבר על שבירות ועמידות הפגיעה של גרפיט טבעי. עורכי הגרפיט הבאים של Furuite חולקים את ההקדמה של שיטות הסינתזה התעשייתיות והשימושים של גרפיט מורחב:

1. שיטות סינתטיות הנפוצות בתעשייה

① חמצון כימי

יתרונות: חמצון כימי היא שיטה בשימוש נרחב ומבוססת בתעשייה. לכן, יש לו יתרונות ברורים, טכנולוגיה בוגרת ועלות נמוכה.

חסרון: חומר האינטרקלציה הוא בדרך כלל חומצה גופרתית מרוכזת, הצורכת כמות גדולה של חומצה. בתהליך הייצור קיים זיהום גז מזיק מסוג Sox, ושאריות במוצר פוגעות גם בציוד הסינתזה.

② חמצון אלקטרוכימי

כמו חמצון כימי, זוהי אחת משיטות הסינתזה התעשייתיות הנפוצות עבור גרפיט מורחב.

יתרונות: אין צורך להוסיף חומרים מחמצנים חזקים, כמו חומצות חזקות, וניתן לשלוט על התגובה על ידי התאמת פרמטרים כמו זרם ומתח. ציוד הסינתזה פשוט, כמות הסינתזה גדולה, האלקטרוליט אינו מזוהם וניתן לעשות בו שימוש חוזר.

חסרונות: יציבות המוצר המסונתז גרועה יותר משיטות אחרות, הדורשות ציוד גבוה יותר, וישנם גורמים רבים המשפיעים על איכות המוצר. לפעמים, הנפח המורחב של המוצר מופחת מאוד בגלל העלייה בטמפרטורת הסביבה. בנוסף, ישנן תגובות לוואי בזרמים גבוהים בתמיסות מימיות, ולכן קשה להשיג תרכובות מסדר ראשון.

2. מפעלי ייצור ראשיים וכושר ייצור

הייצור של מוצרי גרפיט מורחב בארצי גדל מהשלב הראשוני ליותר מ-100 יצרנים, עם תפוקה שנתית של כ-30,000 טון, וריכוז השוק נמוך. כמו כן, רוב היצרנים הם בעיקר חומרי מילוי אטמים נמוכים, המשמשים לעתים רחוקות באטמי רכב ואורות תעופה גרעיניים. עם זאת, עם התפתחות הטכנולוגיה המקומית, שיעור המוצרים היוקרתיים יגדל בהדרגה.

3. ביקוש ותחזית שוק לחומרי איטום

כיום, גרפיט מורחב משמש בעיקר כחומרי איטום לרכב, כגון אטמי צילינדרים, אטמי יציאות פתח ופליטה וכו'. חומרי איטום גרפיט מורחב בארצי משמשים בעיקר כחומרי איטום. כיום פותח גרפיט מורחב בעל תכולת פחמן נמוכה, שיכול להוזיל מאוד את עלות הייצור של גרפיט מורחב, ובכך להחליף אסבסט בקנה מידה גדול ולהגדיל את הביקוש. מצד שני, אם ניתן להחליף חלקית חומרי איטום מפלסטיק, גומי ומתכת, הביקוש המקומי השנתי לחומרי איטום גרפיט הניתנים להרחבה יהיה גדול יותר.

בתעשיית הרכב, כל אטם ראש צילינדר לרכב, אטם כניסת אוויר ויציאת פליטה זקוקים לכ-2~10 ק"ג של גרפיט מורחב, וכל 10,000 מכוניות זקוקות ל-20~100 טון של גרפיט מורחב. תעשיית הרכב בסין נכנסה לתקופה של התפתחות מהירה. לכן, הדרישה השנתית של ארצי לחומרי איטום מורחבים של גרפיט היא עדיין מאוד אובייקטיבית.