پودر گرافیت نوعی ماده پودری ریز است که از کربن پس از تجزیه در اثر حرارت بالا یا کربنیزاسیون ساخته می شود و جزء اصلی آن کربن است. پودر گرافیت ساختار لایه ای منحصر به فردی دارد که به رنگ سیاه خاکستری یا سیاه روشن است. وزن مولکولی آن 12.011 است.
ویژگی های پودر گرافیت را می توان به صورت زیر خلاصه کرد:
1. رسانایی و هدایت حرارتی بالا: پودر گرافیت یک ماده رسانا و رسانایی حرارتی خوب است، با رسانایی و هدایت حرارتی بالا. این عمدتا به دلیل آرایش محکم و ساختار لایه ای اتم های کربن در گرافیت است که هدایت الکترون ها و گرما را آسان می کند.
2. بی اثری شیمیایی خوب: پودر گرافیت در شرایط عادی پایداری شیمیایی و بی اثری خوبی دارد و با اکثر مواد واکنش نمی دهد. همچنین به همین دلیل است که پودر گرافیت به طور گسترده در زمینه های مواد الکترونیکی و شیمیایی، حفاظت در برابر خوردگی دمای بالا و غیره استفاده می شود.
3. استحکام مکانیکی خاصی دارد: در مقایسه با سایر مواد نانو، پودر گرافیت دارای مقاومت در برابر ضربه، مقاومت اکستروژن و مقاومت در برابر ترک بالاتری است که می تواند خواص مکانیکی مواد را تا حد معینی افزایش دهد.
روش های تهیه پودر گرافیت متنوع است و روش های رایج آن به شرح زیر است:
1. پیرولیز در دمای بالا: گرافیت طبیعی یا کریستال گرافیت سنتز شده شیمیایی را تا دمای بالا (بالاتر از 2000 درجه سانتیگراد) گرم کنید تا آن را به پودر گرافیت تجزیه کنید.
2. روش کربنیزاسیون در دمای بالا: پودر گرافیت از واکنش شیمیایی گرافیت با مواد اولیه با ساختار لایه ای مشابه گرافیت به دست می آید. با توجه به مواد اولیه مختلف، می توان آن را به روش های مختلف آماده سازی، مانند رسوب بخار شیمیایی بخار، تجزیه در اثر حرارت و کربنیزاسیون تقسیم کرد.
3. روش مکانیکی: از طریق عملیات آسیاب مکانیکی و غربالگری، گرافیت طبیعی یا مواد گرافیت مصنوعی برای به دست آوردن پودر گرافیت پردازش می شود.
روش های مختلف آماده سازی اثرات متفاوتی بر کیفیت، خلوص و مورفولوژی پودر گرافیت دارند. در کاربردهای عملی، روش های آماده سازی مناسب باید با توجه به نیازهای مختلف انتخاب شود.
1. مواد الکترونیکی و شیمیایی: پودر گرافیت را می توان به کامپوزیت های پلیمری رسانا و حرارتی تهیه کرد که در دستگاه های الکترونیکی، باتری ها، جوهرهای رسانا و زمینه های دیگر استفاده می شود. به عنوان مثال، در مواد الکترود، پودر گرافیت می تواند رسانایی ماده را افزایش دهد، عملکرد الکتروشیمیایی الکترود را بهبود بخشد و عمر باتری را افزایش دهد.
2. مواد پوشش: پودر گرافیت را می توان برای تهیه پوشش های مختلف مانند پوشش ضد خوردگی، پوشش رسانایی حرارتی، پوشش محافظ الکترومغناطیسی و غیره استفاده کرد. در زمینه های خودرو، هواپیما، ساخت و ساز و غیره، پوشش های تهیه شده با پودر گرافیت می تواند مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش و مقاومت در برابر خوردگی مواد را بهبود بخشد.
3. کاتالیزور: پودر گرافیت را می توان برای تهیه کاتالیزور استفاده کرد و به طور گسترده در سنتز آلی، تولید شیمیایی و سایر زمینه ها استفاده می شود. به عنوان مثال، در هیدروژنه کردن روغن نباتی، پودر گرافیت پس از تصفیه می تواند به عنوان یک کاتالیزور برای بهبود انتخاب واکنش و عملکرد استفاده شود.
4. مواد سرامیکی: در تهیه مواد سرامیکی، پودر گرافیت می تواند استحکام مکانیکی و سایر خواص خود را از طریق اثر تقویتی بهبود بخشد. به خصوص در سرامیک ها و سرامیک های متخلخل، پودر گرافیت به طور گسترده ای استفاده می شود.
