الفرق بين الجرافيت الطبيعي والجرافيت الاصطناعي

على الرغم من أن كلا من الجرافيت الطبيعي والصناعي يتكونان بشكل أساسي من الكربون، إلا أنهما يختلفان بشكل كبير في مصادرهما وبنيتهما وخصائصهما وتطبيقاتهما.
أدناه، سأقدم مقارنة مفصلة بين الاثنين من وجهات نظر متعددة.
الجرافيت الطبيعي: مشتق من المعادن الطبيعية، ويتشكل بشكل طبيعي.
الجرافيت الاصطناعي: مادة جرافيت يتم إنتاجها صناعيًا من مواد كربونية مثل فحم الكوك البترولي وفحم الكوك، من خلال سلسلة من المعالجات الحرارية -ذات درجات الحرارة العالية (تصل إلى 3000 درجة ).
وبمقارنة مصادره وعمليات الإنتاج، ينشأ الجرافيت الطبيعي من خام الجرافيت الطبيعي ويتم إنتاجه من خلال الطرق الفيزيائية مثل التعدين والتعويم. يُشتق الجرافيت الاصطناعي بشكل أساسي من فحم الكوك البترولي وفحم الكوك الإبري وفحم الكوك. تتضمن عملية الإنتاج عملية معقدة تتضمن التكليس، والسحق، والطحن، والعجن، والتشكيل (البثق، والقولبة، والضغط المتوازن)، والتحميص، والتشريب، والجرافيت (خطوة أساسية). يمكن أن تستغرق هذه العملية عدة أشهر.
الهيكل والمورفولوجيا:
يتمتع الجرافيت الطبيعي بدرجة أعلى من التبلور وحجم حبيبات أكبر وبنية صفائحية منتظمة. يتم تصنيفه إلى شرائح الجرافيت (مثل الصفائح-)، والجرافيت البلوري الدقيق (المعروف أيضًا باسم الجرافيت الترابي، مع جزيئات دقيقة)، والجرافيت الضخم (نادر). أنها تظهر تباين كبير.
يتميز الجرافيت الاصطناعي بتبلور منخفض نسبيًا، وحجم حبيبات صغير، وبنية مضطربة إلى حد ما. يتم تحديد مورفولوجيتها من خلال طريقة المعالجة، ويمكن العثور عليها بكميات كبيرة، والأقطاب الكهربائية، والجرافيت المضغوط بشكل متساوي، وورق/رقائق الجرافيت، وما إلى ذلك. ويمكن التحكم في درجة تباين الخواص من خلال المعالجة، وهي بشكل عام أقل وضوحًا من الجرافيت الطبيعي، وتميل نحو تباين الخواص.
خصائص الأداء:
يمكن تنقية الجرافيت الطبيعي بنسبة تزيد عن 99.9%، لكن العملية معقدة ومكلفة. غالبًا ما يحتوي على شوائب مثل السيليكات. فهو يتمتع بقدرة تشحيم ممتازة، كما أن رقائق الجرافيت عبارة عن مادة تشحيم صلبة عالية الجودة-. ومع ذلك، فهي تتمتع بقوة ميكانيكية منخفضة وملمس ناعم. يمكن أن يؤدي شكل الجسيمات غير المنتظم إلى ضعف التوحيد عند مزجه مع مواد القطب الكهربائي.
Artificial graphite is extremely pure (>99.9%) لأن معظم الشوائب تتطاير عند درجات حرارة الجرافيت العالية. إنه ذو مداهنة جيدة، ولكنه بشكل عام أقل شأنا من رقائق الجرافيت الطبيعية. لديها قوة ميكانيكية أعلى وبنية أكثر كثافة بسبب التكليس والتشريب. يمكن التحكم في شكل جسيماته (على سبيل المثال، الكروي)، مما يؤدي إلى تحسين قابلية المعالجة والتوافق مع مواد الأقطاب الكهربائية.
وبناء على هذه الخصائص، تركز تطبيقاتها على جوانب مختلفة.
يستخدم الجرافيت الطبيعي في المقام الأول في مواد الأنود، والمواد المقاومة للحرارة، ومواد التشحيم. يستخدم الجرافيت الاصطناعي في المقام الأول في أشباه الموصلات، والخلايا الكهروضوئية، ومهدئات المفاعلات النووية بسبب نقائه وقوته العالية. كما أنها تستخدم في صناعة الأختام الميكانيكية والمحامل وغيرها من التطبيقات بسبب قوتها العالية ومقاومتها للتآكل.
باختصار، بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب تكلفة منخفضة وقدرة عالية، يمكن استخدام الجرافيت الطبيعي حيث لا تكون متطلبات الأداء متطلبة للغاية.
بالنسبة إلى التطبيقات التي تتطلب قدرة عالية السرعة، ودورة حياة طويلة، وأمانًا، وقوة هيكلية، يعد الجرافيت الاصطناعي خيارًا أفضل في البطاريات المتطورة- والتطبيقات الصناعية المتخصصة.