1. การจำแนกประเภทและลักษณะของกราไฟท์
1.1 กราไฟท์ธรรมชาติ
กราไฟท์ธรรมชาติถูกสร้างขึ้นจากอินทรียวัตถุที่อุดมด้วยคาร์บอนภายใต้การสัมผัสอุณหภูมิและความดันสูงในสภาพแวดล้อมทางธรณีวิทยาในระยะยาว มันเป็นการตกผลึกของธรรมชาติ ลักษณะการประมวลผลของกราไฟท์ธรรมชาติขึ้นอยู่กับสัณฐานวิทยาของคริสตัลเป็นหลัก แร่ธาตุที่มีสัณฐานวิทยาของผลึกต่างกันจะมีคุณค่าทางอุตสาหกรรมและการใช้ประโยชน์ที่แตกต่างกัน กราไฟท์ธรรมชาติมีหลายประเภท ตามสัณฐานวิทยาของคริสตัลที่แตกต่างกัน ในทางอุตสาหกรรม กราไฟท์ธรรมชาติถูกแบ่งออกเป็นสามประเภท: กราไฟท์ผลึกหนาแน่น กราไฟท์เกล็ด และกราไฟท์คริปโตคริสตัลไลน์ ในประเทศของฉัน มีสองประเภทหลักๆ ได้แก่ กราไฟท์เกล็ดและกราไฟท์คริปโตคริสตัลไลน์
1.2 กราไฟท์ประดิษฐ์
กราไฟท์ประดิษฐ์นั้นคล้ายคลึงกับวัสดุโพลีคริสตัลไลน์ในผลึกศาสตร์ กราไฟท์เทียมมีหลายประเภท และกระบวนการผลิตก็แตกต่างกันไปมาก พูดอย่างกว้างๆ วัสดุกราไฟท์ทั้งหมดที่ได้จากการทำให้คาร์บอนไนเซชันของอินทรียวัตถุตามด้วยการทำให้เกิดกราไฟท์ที่อุณหภูมิสูงสามารถเรียกรวมกันว่ากราไฟท์เทียม เช่น เส้นใยคาร์บอน (กราไฟท์) คาร์บอนไพโรไลติก (กราไฟท์) และกราไฟท์โฟม ในแง่แคบ กราไฟท์เทียมมักจะหมายถึงวัสดุแข็งที่เป็นบล็อกที่ผลิตโดยใช้วัตถุดิบที่เป็นคาร์บอนซึ่งมีปริมาณสิ่งเจือปนต่ำ (ปิโตรเลียมโค้ก พิตช์โค้ก ฯลฯ) เป็นมวลรวมและพิตช์น้ำมันถ่านหินเป็นสารยึดเกาะ ผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การผสมเป็นชุด การผสม การขึ้นรูป การทำให้เป็นคาร์บอน (รู้จักกันในชื่อทางอุตสาหกรรมว่าการเผา) และการสร้างกราฟิติเซชัน ตัวอย่าง ได้แก่ อิเล็กโทรดกราไฟท์และกราไฟท์กดไอโซสแตติกแบบร้อน
2. ความแตกต่างและการเชื่อมต่อระหว่างกราไฟท์ธรรมชาติและกราไฟท์ประดิษฐ์
เนื่องจากกราไฟท์เทียมที่ผลิตจากกราไฟท์ธรรมชาติมักจะอยู่ในความหมายแคบ การวิเคราะห์นี้จะมุ่งเน้นไปที่ความแตกต่างและการเชื่อมต่อระหว่างกราไฟท์ธรรมชาติกับกราไฟท์เทียมในแง่แคบนี้
2.1 โครงสร้างคริสตัล
กราไฟท์ธรรมชาติ: การพัฒนาคริสตัลค่อนข้างสมบูรณ์ ระดับการสร้างกราฟของกราไฟท์เกล็ดอยู่เหนือ 98% ในขณะที่ระดับการสร้างกราฟของกราไฟท์ไมโครคริสตัลไลน์ตามธรรมชาติมักจะต่ำกว่า 93%
กราไฟท์ประดิษฐ์: ระดับของการพัฒนาผลึกขึ้นอยู่กับวัตถุดิบและอุณหภูมิการอบชุบด้วยความร้อน โดยทั่วไป ยิ่งอุณหภูมิการรักษาความร้อนสูงขึ้น ระดับของการสร้างกราฟก็จะยิ่งสูงขึ้นตามไปด้วย ปัจจุบัน ระดับการสร้างกราฟของกราไฟท์เทียมที่ผลิตทางอุตสาหกรรมมักจะต่ำกว่า 90%
2.2 โครงสร้างจุลภาค
กราไฟท์เกล็ดธรรมชาติ: ผลึกเดี่ยวที่มีโครงสร้างจุลภาคที่ค่อนข้างง่าย มีเพียงข้อบกพร่องทางผลึกศาสตร์ (เช่น ข้อบกพร่องจุด การเคลื่อนตัว ข้อบกพร่องในการเรียงซ้อน ฯลฯ) ซึ่งแสดงคุณลักษณะแบบแอนไอโซโทรปิกในขนาดมหภาค กราไฟท์ไมโครคริสตัลไลน์ธรรมชาติมีเกรนเล็กกว่า มีการจัดเรียงเกรนแบบสุ่ม และมีรูพรุนหลังการกำจัดสิ่งเจือปนออก ซึ่งแสดงลักษณะไอโซโทรปิกในขนาดมหภาค
กราไฟท์ประดิษฐ์: ถือได้ว่าเป็นวัสดุที่มีหลายเฟส รวมถึงเฟสกราไฟต์ที่ถูกเปลี่ยนจากอนุภาคคาร์บอน เช่น ปิโตรเลียมโค้กหรือพิทช์โค้ก เฟสกราไฟท์ที่ถูกเปลี่ยนจากสารยึดเกาะถ่านหินที่อยู่รอบๆ อนุภาค และรูพรุนที่เกิดขึ้นหลังจากการสะสมของอนุภาคหรือการบำบัดความร้อนของสารยึดเกาะถ่านหิน
2.3 สัณฐานวิทยาทางกายภาพ
กราไฟท์ธรรมชาติ: มักมีอยู่ในรูปแบบผงและสามารถใช้ได้เพียงลำพัง แต่มักจะใช้ร่วมกับวัสดุอื่นๆ
กราไฟท์เทียม: มีรูปแบบหลากหลาย รวมถึงรูปแบบผง เส้นใย และบล็อก แต่ในความหมายแคบ กราไฟท์เทียมมักจะอยู่ในรูปแบบบล็อก และจำเป็นต้องแปรรูปเป็นรูปทรงเฉพาะจึงจะใช้งานได้
2.4 คุณสมบัติทางเคมีกายภาพ
ในแง่ของคุณสมบัติทางเคมีกายภาพ กราไฟท์ธรรมชาติและกราไฟท์เทียมมีความเหมือนกันบางประการแต่ก็มีความแตกต่างเช่นกัน ตัวอย่างเช่น กราไฟท์ทั้งจากธรรมชาติและกราไฟท์เทียมเป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ดี อย่างไรก็ตาม สำหรับผงกราไฟท์ที่มีความบริสุทธิ์และขนาดอนุภาคเท่ากัน กราไฟท์เกล็ดธรรมชาติมีค่าการนำความร้อนและไฟฟ้าดีที่สุด ตามมาด้วยกราไฟท์ไมโครคริสตัลไลน์ธรรมชาติ โดยกราไฟท์เทียมมีค่าการนำไฟฟ้าต่ำที่สุด กราไฟท์มีคุณสมบัติในการหล่อลื่นที่ดีและมีความเป็นพลาสติกในระดับหนึ่ง กราไฟท์เกล็ดธรรมชาติซึ่งมีโครงสร้างผลึกที่ได้รับการพัฒนามากขึ้น มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานที่ต่ำกว่า ส่งผลให้มีการหล่อลื่นที่ดีที่สุดและความเป็นพลาสติกสูงสุด กราไฟท์ผลึกหนาแน่นและกราไฟท์คริปโตคริสตัลไลน์เป็นลำดับถัดไป ในขณะที่กราไฟท์เทียมนั้นแย่ที่สุด
3. พื้นที่ใช้งานของกราไฟท์ธรรมชาติและกราไฟท์ประดิษฐ์
กราไฟท์มีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมหลายประการ จึงพบการใช้งานที่หลากหลายในอุตสาหกรรมโลหะวิทยา เครื่องจักร วิศวกรรมไฟฟ้า อุตสาหกรรมเคมี สิ่งทอ และอุตสาหกรรมการป้องกันประเทศ พื้นที่ใช้งานของกราไฟท์ธรรมชาติและกราไฟท์เทียมทับซ้อนกันบ้าง แต่ก็แตกต่างกันเช่นกัน
3.1 อุตสาหกรรมโลหะวิทยา
ในอุตสาหกรรมโลหะวิทยา กราไฟท์เกล็ดธรรมชาติสามารถนำไปใช้ในการผลิตวัสดุทนไฟ เช่น อิฐคาร์บอนแมกนีเซีย และอิฐอลูมินาคาร์บอน เนื่องจากมีความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันที่ดี กราไฟท์เทียมสามารถใช้เป็นอิเล็กโทรดในการผลิตเหล็กได้ ในขณะที่อิเล็กโทรดที่ทำจากกราไฟท์ธรรมชาตินั้นใช้งานยากในสภาวะการทำงานที่มีความต้องการสูงของเตาผลิตเหล็กไฟฟ้า
3.2 อุตสาหกรรมเครื่องจักร
ในอุตสาหกรรมเครื่องจักร วัสดุกราไฟท์มักใช้เป็นวัสดุที่ทนทานต่อการสึกหรอและหล่อลื่น กราไฟท์เกล็ดธรรมชาติมีการหล่อลื่นที่ดีและมักใช้เป็นสารเติมแต่งในน้ำมันหล่อลื่น อุปกรณ์ขนส่งสื่อที่มีฤทธิ์กัดกร่อนใช้กันอย่างแพร่หลายแหวนลูกสูบ ซีล และแบริ่งที่ทำจากกราไฟท์เทียม ซึ่งไม่จำเป็นต้องเติมน้ำมันหล่อลื่นระหว่างการทำงาน วัสดุคอมโพสิตของกราไฟท์ธรรมชาติและเรซินโพลีเมอร์สามารถนำมาใช้ในสาขาเหล่านี้ได้เช่นกัน แต่ความต้านทานการสึกหรอไม่ดีเท่ากับกราไฟท์เทียม
3.3 อุตสาหกรรมเคมีภัณฑ์
กราไฟท์ประดิษฐ์มีลักษณะเฉพาะ เช่น ทนต่อการกัดกร่อน การนำความร้อนได้ดี และมีการซึมผ่านต่ำ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเคมีเพื่อผลิตอุปกรณ์ เช่น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ถังปฏิกิริยา หอดูดซับ และตัวกรอง วัสดุคอมโพสิตของกราไฟท์ธรรมชาติและเรซินโพลีเมอร์สามารถนำมาใช้ในสาขาเหล่านี้ได้ แต่ค่าการนำความร้อนและความต้านทานการกัดกร่อนไม่ดีเท่ากับกราไฟท์เทียม
