גרפיט ויישומו בהנדסת חשמל

השם "גרפיט" בא מהמילה היוונית "גרפו" - לכתוב. מינרל זה הוא אחד מהשינויים של פחמן בעל מבנה שכבות אופייני. נשתמרו עדויות היסטוריות לשימוש בגרפיט בעת העתיקה כחומר צבע - זהו כלי חרס מהמאה ה-40 לפני הספירה, צבוע במינרל זה.

השם המודרני גרפיט התקבל בשנת 1789 על ידי הגיאולוג והמורה הגרמני אברהם גוטלוב ורנר, שבין השאר חקר שכבות סלע משקע ופיתח גם קשקשים לקביעת מינרלים לפי סימנים חיצוניים.

בטבע, הגרפיט נוצר בעומק רדוד, עקב מטמורפיזם של סלעים המכילים שרידים אורגניים. מבחינת תכונות פיזיקליות וכימיות, הגרפיט הוא חומר עקשן גבישי, מעט שומני למגע, צבעו שחור או אפור, בעל ברק מתכתי אופייני.

בהשוואה ליהלום, הגרפיט רך מאוד בשל המבנה השכבתי של הסריג האטומי.אטומי פחמן נמצאים בגרפיט שכבה אחר שכבה, והמרחק בין השכבות גדול יותר מאשר בין האטומים בשכבה בודדת, והאלקטרונים המחברים את השכבות זה לזה יוצרים ענן אלקטרונים רציף - לכן גרפיט הוא מוליך זרם ובעל ברק מתכתי אופייני.

עם צפיפות של 2.08 עד 2.23 גרם/סמ"ק, ההתנגדות החשמלית שלו בטמפרטורת החדר היא פי 765 מזו של נחושת.

בניגוד ליהלום, גרפיט מוליך חשמל וחום היטב. הרכות של גרפיט (מעורב עם קאולין) מוחל בעפרונות. אם אתה מסתכל על גרפיט תחת מיקרוסקופ, קל לראות את הפתיתים, הם נשארים על הנייר ויוצרים סימן כאשר אנו משתמשים בעיפרון.

המאפיינים הפיזיקליים והכימיים של הגרפיט פתחו את השימוש הרחב שלו בהנדסת חשמל שונות. בשל עמידותו הכימית לתמיסות מימיות אגרסיביות, תכונות עמידות בפני אש ומוליכות חשמלית גבוהה, אלקטרודות וגופי חימום למטרות שונות עשויים מגרפיט. למשל בהשגת מתכות פעילות על ידי אלקטרוליזה, האלקטרודות עשויות גרפיט.

כאשר מתקבל אלומיניום, הגרפיט עצמו עוזב את אזור התגובה של האלקטרוליזר בהרכב של פחמן דו חמצני, ולכן אין צורך ליישם אמצעים מסובכים אחרים לסילוקו.

דבקים מוליכים בעלי עמידות גבוהה מכילים רק גרפיט כמרכיב המוליך. ובכן, כולם, כמובן, יודעים שמגרפיט מייצרים מברשות מגע שונות וקולטי זרם של ציוד חשמלי (מנועי אספן של כלי רכב חשמליים ומנופים, מגעים של ריאוסטאטים זרם וכו'), כאשר הם זזים ובאותו הזמן לפעמים יש צורך בשקע חשמל אמין...

אבל אם אמרנו שגרפיט כל כך רך, איך מברשות עשויות ממכלולי אספנים המשפשפים כל הזמן את לוחות המגע והטבעות? אחרי הכל, לעתים קרובות מאוד ניתן למצוא מברשות גרפיט במכשירי חשמל ביתיים: במיקסר, מכונת גילוח חשמלית, מטחנת קפה, מקדחה חשמלית, מטחנה וכו'. מה הסוד כאן? למה המברשות לא נשחקות מיד כמו עיפרון?

אבל זו הנקודה מברשות להנדסת חשמל הן עשויות לא מגרפיט טהור אלא מגרפיט בתוספת קלסר ואף עוברות עיבוד מיוחד הטכנולוגיה לייצור המברשות מורכבת למדי, כוללת תהליכי לחיצה ושריפה מה שהופך את המברשות לעמידות ועמידות יותר בפני ללבוש. .

אז, בשלב האחרון של הייצור, מברשות electrograft רוויות בפחמן בכבשן בטמפרטורה של 2500 מעלות! מברשות מתכת גרפיט מכילות אבקות מתכת ופיח.

יש מברשות אלקטוגרפיות קשות, בינוניות ורכות. מברשות רכות:

• EG-4 ו-EG-71; EG -14 - בינוני, אוניברסלי;

• EG-8 ו-EG-74 קשים, מכילים אבקה שוחקת.

מברשות קשות משמשות בתנאים של טמפרטורות גבוהות ותעבורה קשה, כך שהחומר השוחק הכלול במברשת מעניק למברשת פונקציית ניקוי נוספת, כאשר המברשת לא רק מעבירה זרם לקולט, אלא גם מנקה אותו מיד ממשקעי פחמן.

המשך הנושא:

מה ההבדל בין גרפן לגרפיט?