【石墨】什么是膨胀石墨

    什么是膨胀石墨

大家知道什么是膨胀石墨吗？膨胀石墨是由天然鳞片石墨制得的一种疏松多孔的蠕虫状物质,因此又叫作石墨蠕虫。

天然鳞片石墨是具有层状结构的晶体,每一层的碳原子以强有力的共价健组合成网状平面大分子,而层与层之间以很弱的范德华力结合,在强氧化剂的作用下,网状平面大分子变成带有正电荷的平面大分子,致使具有极性的h2so4分子和硫酸氢根等负离子插入石墨层中形成可膨胀石墨。由于在膨化过程中形成了独特的网络孔系,比表面积较大,并且所产生新鲜表面的活性较高,所以具有很好的吸附性等特殊性能,应用范围十分广泛。

1、膨胀石墨结构

石墨层与层之间的相对位置有两种形式,形成了石墨的两种晶体结构：六方晶系结构和菱面晶系结构。膨胀石墨虽然在插层膨化后其宏观及微观形貌发生了很大变化,沿c轴方向裂开成许多膨胀的单元段,但其基本的晶体结构仍由许多石墨微晶所组成。微晶层面间距与天然石墨接近,平均厚度为100层,板块之间的距离约几百个埃。膨胀石墨最基本的晶体结构还是六方晶系结构和菱面晶系结构。

2、膨胀石墨性能

①柔软、轻质、多孔、吸附性能好。由于膨胀石墨孔隙发达而且多以中大孔为主,所以易吸附大分子物质,尤其是非极性大分子。②耐氧化、耐腐蚀。在小于450℃空气中不氧化;除王水、浓硝酸、发烟硫酸

和高温下的重铬酸钾、高锰酸盐等少数几个强氧化剂外,几乎能抗所有的化学介质的腐蚀。③耐辐射。能承受中子射线、β射线、γ射线等放射性射线的长期照射而不分解、不变形、不老化。④膨胀石墨还具有导电导热性、自润滑性好,不渗透性,耐高、低温,可挠性、回弹性优良等性质。

3、膨胀石墨应用

3.1环保领域

膨胀石墨有疏水性和亲油性,可以在水中有选择性地除去非水性的溶液,如从海上、河流、湖泊中除去浮油。膨胀石墨在吸油时能形成一定的缠绕空间,可储存远大于其总孔容的油类物质.吸附大量油后可集结成块,浮在液面,便于收集,并可再生处理,循环使用。

3.2密封材料

膨胀石墨可后处理成柔性石墨作为密封材料使用。与传统密封材料(如石棉、橡胶、纤维素及其复合材料)相比,柔性石墨可用温度范围较宽,在空气中可用范围在-200℃~450℃ ,在真空或还原性气氛中可到3000℃ ,且热膨胀系数小,在低温下不发脆、不炸裂,在高温下不软化、不蠕变,因而被冠以“密封王”的美誉,目前已广泛应用于石油化工、机械、冶金、原子能等行业。

3.3生物医学

膨胀石墨有良好的生物相容性、无毒、无味、无副作用等特点,是一类非常重要的生物医学材料。基于优良的吸附引流性能、透气透水性能、与创面较小的粘连性能、不染黑创面的性能和对多种细菌的吸附抑制性能,膨胀石墨复合材料可作为性能优良的创面外用敷料,可以替代常规的纱布敷料,用于烧伤等创面效果很好。

3.4高能材料电池

在可充锌锰电池的锌阳极中添加膨胀石墨可以减小锌阳极充电时的极化,增强电极及电解液导电性，抑制枝晶形成,并能提供良好的成型特性,抑制阳极溶解和变形,延长电池寿命。

3.5防火材料

国外已于机舱座椅的夹层中添加部分可膨胀石墨,或将其制成防火密封条、防火堵料、阻火圈等,一旦起火迅速膨胀,堵塞火灾蔓延通道,达到灭火目的。

3.6其他应用

膨胀石墨板材具有良好的导电导热性能,电热转换率97%以上,且能产生远红外线,是一种新型发热材料。膨胀石墨粉碎成微粉,对红外波有很强的散射吸收特性,是很好的红外屏蔽(隐身)材料。将可膨胀石墨制成烟火药,瞬间爆炸形成膨胀石墨并分散在预定空域形成气溶胶干扰云团烟幕剂。此外,膨胀石墨还可用作隔热保温、隔音材料、电磁屏蔽元件、催化材料。

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