२१वीं सदी में सबसे आशाजनक सामग्री और अनुप्रयोग

परिचय:

ग्रेफाइट मौलिक कार्बन का एक अपरूप है। प्रत्येक कार्बन परमाणु की परिधि तीन अन्य कार्बन परमाणुओं (एक छत्ते में व्यवस्थित कई षट्भुज) से जुड़ी होती है जो सहसंयोजक अणु बनाने के लिए सहसंयोजक बंधी होती है। चूंकि प्रत्येक कार्बन परमाणु एक इलेक्ट्रॉन का उत्सर्जन करता है, वे इलेक्ट्रॉन स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ सकते हैं, इसलिए ग्रेफाइट एक विद्युत चालक है। ग्रेफाइट सबसे नरम खनिजों में से एक है, और इसके उपयोग में पेंसिल लीड और स्नेहक का निर्माण शामिल है। कार्बन एक अधात्विक तत्व है, जो आवर्त सारणी के द्वितीय आवर्त के IVA समूह में स्थित है।

विशेषता

मौलिक कार्बन के रासायनिक गुण कमरे के तापमान पर अपेक्षाकृत स्थिर होते हैं, और यह पानी में अघुलनशील, एसिड पतला, क्षार और कार्बनिक सॉल्वैंट्स को पतला करता है; यह कार्बन डाइऑक्साइड या कार्बन मोनोऑक्साइड उत्पन्न करने के लिए विभिन्न उच्च तापमानों पर ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है और जलता है; हैलोजन के बीच, केवल फ्लोरीन मौलिक कार्बन के साथ सीधे प्रतिक्रिया कर सकता है; उच्च तापमान के तहत, मौलिक कार्बन को एसिड द्वारा ऑक्सीकरण करना आसान होता है; उच्च तापमान पर, कार्बन धातु कार्बाइड बनाने के लिए कई धातुओं के साथ भी प्रतिक्रिया कर सकता है। कार्बन रिडक्टिव है और उच्च तापमान पर धातुओं को गला सकता है। ग्रेफाइट कार्बन तत्वों का एक क्रिस्टलीय खनिज है, और इसकी क्रिस्टल जाली एक हेक्सागोनल स्तरित संरचना है। प्रत्येक जाल परत के बीच की दूरी 340pm है, और उसी जाल परत में कार्बन परमाणुओं के बीच की दूरी 142pm है। यह पूर्ण स्तरित दरार के साथ हेक्सागोनल क्रिस्टल प्रणाली से संबंधित है। दरार की सतह पर आणविक बंधों का प्रभुत्व होता है, जिसका अणुओं के प्रति कमजोर आकर्षण होता है, इसलिए इसकी प्राकृतिक तैरने की क्षमता बहुत अच्छी होती है। ग्रेफाइट, हीरा, कार्बन 60, कार्बन नैनोट्यूब आदि कार्बन के सभी साधारण पदार्थ हैं, और ये अलॉट्रोप हैं। ग्रेफाइट के विशेष गुण, उच्च तापमान प्रतिरोध: ग्रेफाइट का गलनांक 3850 ± 50 ° C है, और क्वथनांक 4250 ° C है। अल्ट्रा-उच्च तापमान चाप जलने के बाद भी, वजन कम होता है, और थर्मल विस्तार गुणांक भी बहुत छोटा होता है। बढ़ते तापमान के साथ ग्रेफाइट की ताकत बढ़ जाती है। 2000 डिग्री सेल्सियस पर ग्रेफाइट की ताकत दोगुनी हो जाती है।

आग रोक

लोहा और इस्पात उद्योग में, ग्रेफाइट रेफ्रेक्ट्रीज का उपयोग आर्क ब्लास्ट फर्नेस और ऑक्सीजन कन्वर्टर्स, लैडल रिफ्रैक्टरी लाइनिंग आदि के रिफ्रैक्टरी लाइनिंग के लिए किया जाता है; ग्रेफाइट अपवर्तक मुख्य रूप से अभिन्न कास्टिंग सामग्री, मैग्नेशिया कार्बन ईंट और एल्यूमीनियम ग्रेफाइट अपवर्तक हैं। ग्रेफाइट का उपयोग पाउडर धातु विज्ञान और धातु की ढलाई के लिए फिल्म बनाने वाली सामग्री के रूप में भी किया जाता है। स्टील की कार्बन सामग्री को बढ़ाने के लिए पिघले हुए स्टील में ग्रेफाइट पाउडर मिलाया जाता है, ताकि उच्च कार्बन स्टील में कई उत्कृष्ट गुण हों।

प्रवाहकीय सामग्री

विद्युत उद्योग में, इसका उपयोग इलेक्ट्रोड, ब्रश, कार्बन रॉड, कार्बन ट्यूब, पारा सकारात्मक वर्तमान उपकरणों के सकारात्मक इलेक्ट्रोड, ग्रेफाइट वाशर, टेलीफोन भागों, टेलीविजन पिक्चर ट्यूब के लिए कोटिंग्स आदि बनाने के लिए किया जाता है।

पहनने के लिए प्रतिरोधी चिकनाई सामग्री

ग्रेफाइट का उपयोग अक्सर मशीनरी उद्योग में स्नेहक के रूप में किया जाता है। स्नेहक तेल का उपयोग उच्च गति, उच्च तापमान और उच्च दबाव की स्थिति में नहीं किया जा सकता है, जबकि ग्रेफाइट पहनने के लिए प्रतिरोधी सामग्री -200 से 2000 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर बिना चिकनाई वाले तेल के उच्च स्लाइडिंग गति पर काम कर सकती है। संक्षारक मीडिया का परिवहन करने वाले कई उपकरण पिस्टन कप, सील और बियरिंग बनाने के लिए ग्रेफाइट सामग्री का व्यापक रूप से उपयोग करते हैं। जब वे चल रहे हों तो उन्हें चिकनाई वाला तेल जोड़ने की आवश्यकता नहीं होती है। कई धातु प्रसंस्करण (वायर ड्राइंग, पाइप ड्राइंग) के लिए ग्रेफाइट इमल्शन भी एक अच्छा स्नेहक है।

संक्षारण प्रतिरोधी सामग्री

विशेष रूप से संसाधित ग्रेफाइट, जिसमें संक्षारण प्रतिरोध, अच्छी तापीय चालकता और कम पारगम्यता की विशेषताएं हैं, का व्यापक रूप से हीट एक्सचेंजर्स, प्रतिक्रिया टैंक, कंडेनसर, दहन टॉवर, अवशोषण टॉवर, कूलर, हीटर और फिल्टर, पंप उपकरण के उत्पादन में उपयोग किया जाता है। . इसका व्यापक रूप से पेट्रोकेमिकल उद्योग, हाइड्रोमेटैलर्जी, एसिड-बेस उत्पादन, सिंथेटिक फाइबर, पेपरमेकिंग और अन्य औद्योगिक क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है, जो बहुत सारी धातु सामग्री को बचा सकता है।

उच्च तापमान धातुकर्म सामग्री

क्योंकि ग्रेफाइट में एक छोटा थर्मल विस्तार गुणांक होता है और यह तेजी से ठंड और तेजी से गर्मी में बदलाव का सामना कर सकता है, इसे ग्लास मोल्ड के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। ग्रेफाइट के उपयोग के बाद, लौह धातुएं सटीक आयामों और उच्च सतह खत्म दर के साथ कास्टिंग प्राप्त कर सकती हैं। इसे बिना प्रोसेसिंग या थोड़ी प्रोसेसिंग के इस्तेमाल किया जा सकता है। बहुत सारी धातु बचाओ। सीमेंटेड कार्बाइड और अन्य पाउडर धातु विज्ञान प्रक्रियाओं का उत्पादन आमतौर पर संपीड़न मोल्ड और सिंटरिंग के लिए चीनी मिट्टी के बरतन नाव बनाने के लिए ग्रेफाइट सामग्री का उपयोग करता है। सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन क्रिस्टल ग्रोथ क्रूसिबल, क्षेत्रीय रिफाइनिंग वेसल, सपोर्ट फिक्स्चर, इंडक्शन हीटर आदि सभी उच्च शुद्धता वाले ग्रेफाइट से बने होते हैं। इसके अलावा, ग्रेफाइट का उपयोग वैक्यूम गलाने वाले ग्रेफाइट इन्सुलेशन बोर्ड और ठिकानों, उच्च तापमान प्रतिरोध भट्ठी ट्यूब और अन्य घटकों के लिए भी किया जा सकता है।

परमाणु ऊर्जा और रक्षा उद्योग

ग्रेफाइट में एक अच्छा न्यूट्रॉन मॉडरेटर होता है जिसका उपयोग परमाणु रिएक्टरों में किया जाता है। यूरेनियम-ग्रेफाइट रिएक्टर वर्तमान में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले परमाणु रिएक्टर हैं। शक्ति के रूप में उपयोग किए जाने वाले परमाणु रिएक्टर में मंदी की सामग्री में उच्च गलनांक, स्थिरता और संक्षारण प्रतिरोध होना चाहिए। ग्रेफाइट उपरोक्त आवश्यकताओं को पूरी तरह से पूरा कर सकता है। परमाणु रिएक्टरों में प्रयुक्त ग्रेफाइट की शुद्धता बहुत अधिक होती है, और अशुद्धता की मात्रा दसियों पीपीएम से अधिक नहीं होनी चाहिए। विशेष रूप से, बोरॉन सामग्री 0.5 पीपीएम से कम होनी चाहिए। राष्ट्रीय रक्षा उद्योग में, ग्रेफाइट का उपयोग ठोस ईंधन रॉकेट नोजल, मिसाइल नाक शंकु, एयरोस्पेस उपकरण के कुछ हिस्सों, गर्मी इन्सुलेशन सामग्री और विकिरण सुरक्षा सामग्री बनाने के लिए भी किया जाता है।