Η αρχή του άνθρακα γραφίτη περιλαμβάνει κυρίως τη διαδικασία σχηματισμού και τις φυσικές και χημικές του ιδιότητες.
Αρχή σχηματισμού
Ο σχηματισμός άνθρακα γραφίτη επιτυγχάνεται κυρίως με επεξεργασία υλικών άνθρακα σε υψηλή θερμοκρασία. Σε περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας, τα άτομα άνθρακα αναδιατάσσονται και συνδυάζονται, μεταβαίνοντας από άτακτη δομή σε διατεταγμένη πολυεπίπεδη δομή για να σχηματίσουν γραφίτη. Η συγκεκριμένη διαδικασία περιλαμβάνει τα ακόλουθα βήματα:
Απομονώστε τον αέρα και ενισχύστε τη θερμότητα: Θερμάνετε το στοιχείο άνθρακα σε υψηλή θερμοκρασία για να αποφύγετε την αντίδραση οξείδωσης.
Μηχανισμός μετατροπής καρβιδίου: Το υλικό άνθρακα σχηματίζει καρβίδιο με διάφορα ορυκτά και στη συνέχεια αποσυντίθεται σε ατμούς μετάλλων και γραφίτη σε υψηλή θερμοκρασία. Αυτά τα ορυκτά λειτουργούν ως καταλύτες στη διαδικασία γραφιτοποίησης.
Θεωρία ανακρυστάλλωσης: Υπάρχουν εξαιρετικά μικροί κρύσταλλοι γραφίτη στην πρώτη ύλη άνθρακα. Σε υψηλή θερμοκρασία, αυτοί οι κρύσταλλοι συγκολλούνται μεταξύ τους λόγω της μοναδικότητας των ατόμων άνθρακα για να σχηματίσουν μεγαλύτερους κρυστάλλους γραφίτη.
Θεωρία ανάπτυξης μικροκρυστάλλων: Υπό τη δράση της θερμότητας, οι πολυκυκλικές αρωματικές ενώσεις υφίστανται μια σειρά από αντιδράσεις πυρόλυσης και τελικά δημιουργούν τεράστιες συσσωματώσεις επίπεδων μορίων, σχηματίζοντας ένα τυχαία στοιβαγμένο εξαγωνικό επίπεδο δικτύου άνθρακα, δηλαδή μικροκρυστάλλους.
Φυσικές και χημικές ιδιότητες
Ο γραφίτης είναι ένα αλλοτρόπο του άνθρακα, με κάθε άτομο άνθρακα να συνδέεται με τρία άλλα άτομα άνθρακα με ομοιοπολικούς δεσμούς. Κάθε άτομο άνθρακα εξακολουθεί να διατηρεί ένα ελεύθερο ηλεκτρόνιο για τη μετάδοση φορτίου, έτσι ο γραφίτης μπορεί να μεταφέρει ηλεκτρισμό. Έχει σταθερές χημικές ιδιότητες, είναι ανθεκτικό στη διάβρωση και δεν είναι εύκολο να αντιδράσει με οξέα, αλκάλια και άλλους παράγοντες. Η κρυσταλλική δομή του γραφίτη είναι στρωμένη και αποτελείται από πολλά εξάγωνα, γεγονός που τον κάνει να έχει καλή αγωγιμότητα και λιπαντικότητα.
