Ο γραφίτης και η εφαρμογή του στην ηλεκτρική μηχανική

Το όνομα «γραφίτης» προέρχεται από την ελληνική λέξη «γραφώ» - γράφω. Αυτό το ορυκτό είναι μια από τις τροποποιήσεις του άνθρακα με μια χαρακτηριστική πολυεπίπεδη δομή. Ιστορικά στοιχεία για τη χρήση του γραφίτη στην αρχαιότητα ως χρωστικής έχουν διατηρηθεί - πρόκειται για ένα πήλινο δοχείο που χρονολογείται από τον 40ο αιώνα π.Χ., βαμμένο με αυτό το ορυκτό.

Η σύγχρονη ονομασία γραφίτης ελήφθη το 1789 από τον Γερμανό γεωλόγο και δάσκαλο Abraham Gottlob Werner, ο οποίος, μεταξύ άλλων, μελέτησε στρώματα ιζηματογενούς πετρώματος και ανέπτυξε επίσης κλίμακες για τον προσδιορισμό ορυκτών με εξωτερικά σημάδια.

Στη φύση, ο γραφίτης σχηματίζεται σε μικρό βάθος, λόγω της μεταμόρφωσης των πετρωμάτων που περιέχουν οργανικά υπολείμματα. Όσον αφορά τις φυσικές και χημικές ιδιότητες, ο γραφίτης είναι μια κρυσταλλική πυρίμαχη ουσία, ελαφρώς λιπαρή στην αφή, χρώματος μαύρου ή γκρι, με χαρακτηριστική μεταλλική λάμψη.

Σε σύγκριση με το διαμάντι, ο γραφίτης είναι πολύ μαλακός λόγω της πολυεπίπεδης δομής του ατομικού πλέγματος.Τα άτομα άνθρακα βρίσκονται στο γραφίτη στρώμα προς στρώμα και η απόσταση μεταξύ των στρωμάτων είναι μεγαλύτερη από ό,τι μεταξύ των ατόμων σε ένα μόνο στρώμα και τα ηλεκτρόνια που συνδέουν τα στρώματα μεταξύ τους σχηματίζουν ένα συνεχές νέφος ηλεκτρονίων - επομένως ο γραφίτης είναι αγωγός του ρεύματος και έχει χαρακτηριστική μεταλλική λάμψη.

Με πυκνότητα 2,08 έως 2,23 g/cm3, η ηλεκτρική αντίστασή του σε θερμοκρασία δωματίου είναι 765 φορές μεγαλύτερη από αυτή του χαλκού.

Σε αντίθεση με το διαμάντι, ο γραφίτης άγει καλά τον ηλεκτρισμό και τη θερμότητα. Η απαλότητα του γραφίτη (αναμεμειγμένη με καολίνη) εφαρμόζεται σε μολύβια. Αν κοιτάξετε τον γραφίτη κάτω από ένα μικροσκόπιο, είναι εύκολο να δείτε τις νιφάδες, παραμένουν στο χαρτί, σχηματίζοντας ένα σημάδι όταν χρησιμοποιούμε μολύβι.

Τα φυσικά και χημικά χαρακτηριστικά του γραφίτη άνοιξαν την ευρεία χρήση του σε διάφορες ηλεκτρολογικές μηχανές. Λόγω της χημικής του αντοχής σε επιθετικά υδατικά διαλύματα, των πυρίμαχων ιδιοτήτων και της υψηλής ηλεκτρικής αγωγιμότητας, τα ηλεκτρόδια και τα θερμαντικά στοιχεία για διάφορους σκοπούς είναι κατασκευασμένα από γραφίτη. Για παράδειγμα, στην απόκτηση ενεργών μετάλλων με ηλεκτρόλυση, τα ηλεκτρόδια είναι κατασκευασμένα από γραφίτη.

Όταν λαμβάνεται αλουμίνιο, ο ίδιος ο γραφίτης αφήνει τη ζώνη αντίδρασης του ηλεκτρολύτη στη σύνθεση του διοξειδίου του άνθρακα, επομένως δεν χρειάζεται να εφαρμοστούν άλλα πολύπλοκα μέτρα για την απόρριψή του.

Οι αγώγιμες κόλλες υψηλής αντοχής περιέχουν μόνο γραφίτη ως αγώγιμο συστατικό. Λοιπόν, όλοι, φυσικά, γνωρίζουν ότι από γραφίτη κατασκευάζονται διάφορες βούρτσες επαφής και συλλέκτες ρεύματος ηλεκτρικού εξοπλισμού (κινητήρες συλλεκτών ηλεκτρικών οχημάτων και γερανών, επαφές ρεοστάτη ρεύματος κ.λπ.), όπου είναι κινητά και στο ίδιο μερικές φορές απαιτείται αξιόπιστη πρίζα...

Αλλά αν λέγαμε ότι ο γραφίτης είναι τόσο μαλακός, πώς κατασκευάζονται οι βούρτσες από συγκροτήματα συλλεκτών που τρίβονται συνεχώς πάνω στις πλάκες επαφής και τους δακτυλίους; Εξάλλου, πολύ συχνά βούρτσες γραφίτη μπορούν να βρεθούν σε οικιακές συσκευές: σε μίξερ, ηλεκτρική ξυριστική μηχανή, μύλο καφέ, ηλεκτρικό τρυπάνι, μύλο κ.λπ. Ποιο είναι το μυστικό εδώ; Γιατί τα πινέλα δεν φθείρονται αμέσως σαν μολύβι;

Αλλά αυτό είναι το θέμα βούρτσες για ηλεκτρολογία Κατασκευάζονται όχι από καθαρό γραφίτη, αλλά από γραφίτη με προσθήκη συνδετικού και μάλιστα υποβάλλονται σε ειδική επεξεργασία.Η τεχνολογία για την παραγωγή βουρτσών είναι αρκετά περίπλοκη, περιλαμβάνει διαδικασίες συμπίεσης και ψησίματος, γεγονός που κάνει τις βούρτσες πιο ανθεκτικές και ανθεκτικές σε φθορά..

Έτσι, στο τελευταίο στάδιο παραγωγής, οι βούρτσες ηλεκτρομοσχεύματος κορεσθούν με άνθρακα σε φούρνο σε θερμοκρασία 2500 βαθμών! Οι μεταλλικές βούρτσες γραφίτη περιέχουν μεταλλικές σκόνες και αιθάλη.

Υπάρχουν σκληρές, μεσαίες και μαλακές ηλεκτρογραφικές βούρτσες. Μαλακές βούρτσες:

• EG-4 και EG-71; EG -14 — μεσαίο, καθολικό.

• Τα EG-8 και EG-74 είναι σκληρά, περιέχουν λειαντική σκόνη.

Οι σκληρές βούρτσες χρησιμοποιούνται σε συνθήκες υψηλών θερμοκρασιών και δύσκολης εναλλαγής, έτσι το λειαντικό που περιλαμβάνεται στη βούρτσα δίνει στη βούρτσα μια πρόσθετη λειτουργία καθαρισμού, όταν η βούρτσα όχι μόνο μεταφέρει ρεύμα στον συλλέκτη, αλλά και τον καθαρίζει αμέσως από εναποθέσεις άνθρακα.

Συνέχεια του θέματος:

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ γραφενίου και γραφίτη;