الجرافيت وتطبيقاته في الهندسة الكهربائية

يأتي اسم «الجرافيت» من الكلمة اليونانية «غرافو» - للكتابة. هذا المعدن هو أحد تعديلات الكربون لهيكل طبقات مميز. تم الحفاظ على الأدلة التاريخية لاستخدام الجرافيت في العصور القديمة كملون - وهي عبارة عن إناء من الطين يعود تاريخه إلى القرن الأربعين قبل الميلاد ، وقد تم رسمه بهذا المعدن.

تم الحصول على الاسم الحديث للجرافيت في عام 1789 من قبل الجيولوجي والمعلم الألماني أبراهام جوتلوب ويرنر ، الذي درس ، من بين أمور أخرى ، طبقات الصخور الرسوبية وطور أيضًا مقاييس لتحديد المعادن بواسطة العلامات الخارجية.

في الطبيعة ، يتكون الجرافيت على عمق ضحل ، بسبب تحول الصخور التي تحتوي على بقايا عضوية. من حيث الخصائص الفيزيائية والكيميائية ، الجرافيت هو مادة بلورية حرارية ، دهنية قليلاً عند اللمس ، أسود أو رمادي اللون ، مع بريق معدني مميز.

بالمقارنة مع الماس ، فإن الجرافيت ناعم جدًا بسبب الهيكل الطبقي للشبكة الذرية.توجد ذرات الكربون في طبقة الجرافيت طبقة تلو الأخرى ، والمسافة بين الطبقات أكبر من المسافة بين الذرات في طبقة واحدة ، وتشكل الإلكترونات التي تربط الطبقات ببعضها سحابة إلكترونية مستمرة - وبالتالي فإن الجرافيت هو موصل للتيار وله لمعان معدني مميز.

بكثافة من 2.08 إلى 2.23 جم / سم 3 ، تكون مقاومتها الكهربائية عند درجة حرارة الغرفة 765 ضعف مقاومة النحاس.

على عكس الماس ، فإن الجرافيت يوصل الكهرباء والحرارة بشكل جيد. يتم تطبيق نعومة الجرافيت (الممزوج بالكاولين) في أقلام الرصاص. إذا نظرت إلى الجرافيت تحت المجهر ، فمن السهل رؤية الرقائق ، وتبقى على الورق ، وتشكل علامة عندما نستخدم قلم رصاص.

فتحت الخصائص الفيزيائية والكيميائية للجرافيت استخدامه على نطاق واسع في مختلف الهندسة الكهربائية. نظرًا لمقاومتها الكيميائية للمحاليل المائية القوية ، وخصائصها المقاومة للحريق والتوصيل الكهربائي العالي ، فإن الأقطاب الكهربائية وعناصر التسخين لأغراض مختلفة مصنوعة من الجرافيت. على سبيل المثال ، في الحصول على المعادن النشطة عن طريق التحليل الكهربائي، الأقطاب الكهربائية مصنوعة من الجرافيت.

عندما يتم الحصول على الألومنيوم ، فإن الجرافيت نفسه يترك منطقة التفاعل للمحلل الكهربائي في تكوين ثاني أكسيد الكربون ، لذلك ليست هناك حاجة لتطبيق تدابير معقدة أخرى للتخلص منه.

المواد اللاصقة الموصلة عالية المقاومة تحتوي فقط على الجرافيت كعنصر موصل. حسنًا ، يعلم الجميع ، بالطبع ، أنه من الجرافيت يتم تصنيع فراشي التلامس المختلفة ومجمعات التيار للمعدات الكهربائية (محركات مجمعة للسيارات الكهربائية والرافعات ، وملامسات المتغيرات المتغيرة الحالية ، وما إلى ذلك) ، حيث تكون متحركة وفي نفس الوقت في بعض الأحيان هناك حاجة إلى مأخذ كهربائي موثوق به ...

ولكن إذا قلنا أن الجرافيت ناعم جدًا ، فكيف تصنع الفرش من مجموعات التجميع التي تحتك باستمرار بألواح وحلقات التلامس؟ بعد كل شيء ، غالبًا ما يمكن العثور على فرش الجرافيت في الأجهزة المنزلية: في الخلاط ، ماكينة الحلاقة الكهربائية ، مطحنة القهوة ، المثقاب الكهربائي ، المطحنة ، إلخ. ما هو السر هنا؟ لماذا لا تبلى الفرشاة فورًا مثل قلم الرصاص؟

لكن هذا هو بيت القصيد فرش للهندسة الكهربائية إنها ليست مصنوعة من الجرافيت النقي ، ولكن من الجرافيت مع إضافة مادة رابطة وحتى تخضع لمعالجة خاصة.تكنولوجيا إنتاج الفرش معقدة للغاية ، فهي تتضمن عمليات الضغط والحرق ، مما يجعل الفرش أكثر متانة ومقاومة ارتداء.

لذلك ، في المرحلة الأخيرة من الإنتاج ، يتم تشبع فرش الكرافت بالكربون في فرن عند درجة حرارة 2500 درجة! تحتوي فرش الجرافيت المعدنية على مساحيق معدنية وسخام.

هناك فرش كهربائية صلبة ومتوسطة وناعمة. فرش ناعمة:

• EG-4 و EG-71 ؛ EG -14 - متوسط ​​، عالمي ؛

• EG-8 و EG-74 صلبة وتحتوي على مسحوق كاشطة.

تُستخدم الفرش الصلبة في ظروف درجات الحرارة المرتفعة وصعوبة الاستبدال ، لذا فإن المادة الكاشطة المضمنة في الفرشاة تمنح الفرشاة وظيفة تنظيف إضافية ، عندما لا تنقل الفرشاة التيار إلى المجمع فحسب ، بل تنظفه أيضًا على الفور من رواسب الكربون.

استمرار الموضوع:

ما هو الفرق بين الجرافين والجرافيت؟