ขอบเขตการใช้งานของผงกราไฟท์ขยาย

ผงกราไฟท์แบบขยายเป็นสารคล้ายหนอนที่หลวมและมีรูพรุน ทำจากกราไฟท์เกล็ดธรรมชาติ จึงเป็นที่รู้จักในชื่อหนอนกราไฟท์

กราไฟท์เกล็ดธรรมชาติเป็นคริสตัลที่มีโครงสร้างเป็นชั้น โดยอะตอมของคาร์บอนในแต่ละชั้นจะก่อตัวเป็นเครือข่ายของโมเลกุลขนาดใหญ่ในระนาบผ่านพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแกร่ง และชั้นต่างๆ จะถูกพันธะอย่างอ่อนด้วยแรงของ van der Waals ภายใต้การกระทำของสารออกซิแดนท์อย่างแรง เครือข่ายของโมเลกุลขนาดใหญ่ในระนาบจะกลายเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ในระนาบที่มีประจุบวก ส่งผลให้โมเลกุลของโพลาร์ซัลเฟตและไอออนลบ เช่น ไฮโดรเจนซัลเฟตไอออน แทรกเข้าไปในชั้นกราไฟท์ และก่อตัวเป็นผงกราไฟท์ที่ขยายตัวได้ หรือที่เรียกว่าสารประกอบกราไฟท์อินเทอร์คาเลชัน (GIC ).

เนื่องจากการก่อตัวของระบบรูพรุนแบบเครือข่ายที่เป็นเอกลักษณ์ในระหว่างกระบวนการพองตัว โดยมีพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่และกิจกรรมที่สูงของพื้นผิวใหม่ที่เกิดขึ้น จึงมีประสิทธิภาพการดูดซับที่ดีเยี่ยมและคุณสมบัติพิเศษอื่นๆ และมีการใช้งานที่หลากหลาย

วิธีการเตรียมผงกราไฟท์ขยายตัวมักจะรวมถึงการออกซิเดชันทางเคมี (วิธีกรดซัลฟิวริกเข้มข้น วิธีกรดผสม ออกซิเดชันทุติยภูมิ) ออกซิเดชันเคมีไฟฟ้า วิธีการแพร่กระจายของเฟสก๊าซ วิธีการระเบิด ฯลฯ

1、 คุณสมบัติของผงกราไฟท์แบบขยาย

นุ่ม น้ำหนักเบา มีรูพรุน และประสิทธิภาพการดูดซับที่ดี

เนื่องจากช่องว่างที่พัฒนาแล้วและความโดดเด่นของรูพรุนขนาดใหญ่ในกราไฟท์แบบขยาย จึงมีแนวโน้มที่จะดูดซับสารโมเลกุลขนาดใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ไม่มีขั้ว ซึ่งมีความทนทานต่อการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อน ยกเว้นสารออกซิแดนท์ที่แรงเพียงไม่กี่ตัว ก็สามารถต้านทานการกัดกร่อนจากตัวกลางทางเคมีเกือบทั้งหมดได้

ทนต่อรังสี มีค่าการนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดี มีคุณสมบัติในการหล่อลื่นในตัวเอง ไม่ซึมผ่าน ทนต่ออุณหภูมิด้านล่างสูง และมีความยืดหยุ่นดีเยี่ยม

2、 การใช้ผงกราไฟท์แบบขยาย

(1) สาขาการคุ้มครองสิ่งแวดล้อม

ผงกราไฟท์แบบขยายตัวมีคุณสมบัติไม่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำ และสามารถเลือกขจัดสารละลายที่ไม่เป็นน้ำในน้ำ เช่น คราบน้ำมันจากทะเล แม่น้ำ และทะเลสาบได้

กราไฟท์ที่ขยายออกสามารถสร้างช่องว่างของขดลวดเมื่อดูดซับน้ำมัน และสามารถกักเก็บสารน้ำมันได้มากกว่าปริมาตรรูพรุนทั้งหมดมาก

หลังจากดูดซับน้ำมันจำนวนมาก มันสามารถรวมตัวกันเป็นบล็อกและลอยบนพื้นผิวของเหลว ทำให้ง่ายต่อการรวบรวมและรีไซเคิล

และผงกราไฟท์ขยายตัวนั้นส่วนใหญ่ประกอบด้วยคาร์บอนบริสุทธิ์ ซึ่งจะไม่ทำให้เกิดมลพิษทุติยภูมิในน้ำ

นอกจากนี้ กราไฟท์แบบขยายยังสามารถใช้เพื่อกำจัดน้ำมันออกจากอิมัลชันน้ำเสียทางอุตสาหกรรมและสารที่ละลายในน้ำมัน เช่น ยาฆ่าแมลง และมีผลการดูดซับที่ดีต่อส่วนประกอบที่เป็นอันตรายที่เป็นอินทรีย์หรืออนินทรีย์อื่นๆ อีกมากมาย

นอกเหนือจากการดูดซับแบบเลือกสรรในเฟสของเหลวแล้ว กราไฟท์แบบขยายตัวยังมีผลต่อการกำจัดองค์ประกอบหลักของมลภาวะในบรรยากาศ เช่น SOx และ NOx ที่เกิดจากก๊าซไอเสียทางอุตสาหกรรมและยานยนต์อีกด้วย

(2) วัสดุปิดผนึก

ผงกราไฟท์ที่ขยายตัวสามารถแปรรูปเป็นกราไฟท์ที่มีความยืดหยุ่นเพื่อใช้เป็นวัสดุปิดผนึกได้

เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุปิดผนึกแบบดั้งเดิม เช่น แร่ใยหิน ยาง เซลลูโลส และวัสดุผสม กราไฟท์ที่มีความยืดหยุ่นมีช่วงอุณหภูมิที่กว้างกว่า ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำกว่า ไม่เปราะหรือระเบิดที่อุณหภูมิต่ำ และไม่อ่อนตัวลงหรือคืบคลานที่อุณหภูมิสูง เป็นที่รู้จักในนามราชาแห่งการปิดผนึก และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ปิโตรเคมี โลหะวิทยาเชิงกล และพลังงานปรมาณู

(3) วิทยาศาสตร์ชีวการแพทย์

ผงกราไฟท์ขยายตัวมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดี ปลอดสารพิษ ไม่มีกลิ่น และไม่มีผลข้างเคียง ทำให้เป็นวัสดุชีวการแพทย์ประเภทที่สำคัญมาก

จากประสิทธิภาพการดูดซับและการระบายน้ำที่ยอดเยี่ยม ความสามารถในการระบายอากาศและการซึมผ่าน การยึดเกาะเล็กน้อยกับบาดแผล การไม่ทำให้แผลดำ และการยับยั้งการดูดซับของแบคทีเรียต่างๆ วัสดุคอมโพสิตกราไฟท์แบบขยายตัวสามารถใช้เป็นวัสดุปิดแผลภายนอกที่มีประสิทธิภาพสูง แทนที่ผ้ากอซแบบธรรมดาและ บรรลุผลดีต่อการเผาไหม้และบาดแผลอื่น ๆ

(4) วัสดุแบตเตอรี่พลังงานสูง

การเติมผงกราไฟท์แบบขยายลงในขั้วบวกสังกะสีของแบตเตอรี่ซิงค์แมงกานีสแบบชาร์จได้สามารถลดโพลาไรเซชันในระหว่างการชาร์จขั้วบวกสังกะสี เพิ่มการนำไฟฟ้าของอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์ ลดการก่อตัวของเดนไดรต์ และให้ลักษณะการขึ้นรูปที่ดี ยับยั้งการละลายและการเสียรูปของขั้วบวก และยืดอายุแบตเตอรี่

นอกจากนี้ ลิเธียมสามารถสร้างกราไฟท์แบบขยายด้วยกราไฟท์ผ่านวิธีการอิเล็กโทรไลซิสด้วยแก๊ส ของเหลว สถานะของแข็ง และเกลือลิเธียม กราไฟท์แบบขยายนี้มีศักยภาพของอิเล็กโทรดต่ำ และการแทรกและการสกัดแบบย้อนกลับได้ดี

(5) วัสดุป้องกันอัคคีภัย

ต่างประเทศได้เพิ่มกราไฟท์แบบขยายได้บางส่วนเข้าไปในชั้นระหว่างที่นั่งในห้องโดยสาร หรือทำเป็นแถบซีลกันไฟ วัสดุกันไฟ วงแหวนกันไฟ ฯลฯ เมื่อเกิดเพลิงไหม้จะขยายและปิดกั้นเส้นทางอย่างรวดเร็ว ของไฟที่ลุกลามจนบรรลุวัตถุประสงค์ในการดับไฟ

นอกจากนี้ การเติมอนุภาคละเอียดของกราไฟท์แบบขยายได้ลงในการเคลือบธรรมดาสามารถผลิตการเคลือบสารหน่วงไฟและป้องกันไฟฟ้าสถิตที่มีประสิทธิภาพได้

(6) อื่นๆ

แผ่นกราไฟท์แบบขยายมีค่าการนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดี โดยมีอัตราการแปลงความร้อนทางไฟฟ้ามากกว่า 97% และสามารถสร้างรังสีอินฟราเรดไกลได้ ทำให้เป็นวัสดุทำความร้อนชนิดใหม่

กราไฟท์ที่ขยายตัวจะถูกบดให้เป็นผงละเอียด ซึ่งมีลักษณะการกระจายและการดูดซับที่แข็งแกร่งสำหรับคลื่นอินฟราเรด ทำให้เป็นวัสดุป้องกันอินฟราเรด (ซ่อนตัว) ที่ดีเยี่ยม

สร้างดอกไม้ไฟจากกราไฟท์ที่ขยายได้ ระเบิดทันทีเพื่อสร้างกราไฟท์ที่ขยายออก และกระจายไปในน่านฟ้าที่กำหนดไว้ล่วงหน้า เพื่อสร้างละอองลอยที่รบกวนม่านควันเมฆ

นอกจากนี้ กราไฟท์แบบขยายยังสามารถใช้เป็นวัสดุฉนวนและกันเสียง ส่วนประกอบป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า และวัสดุตัวเร่งปฏิกิริยา