石墨在大自然中非常普遍,并且石墨烯是人類已知強度高的物質(zhì),但科學(xué)家可能仍然需要花費數(shù)年甚至幾十年時間,才能找到一種將石墨轉(zhuǎn)變成大片石墨烯“薄膜”的方法,從而可以用它們來為人類制造各種有用的物質(zhì)。據(jù)科學(xué)家稱,石墨烯除了異常牢固外,還具有一系列的特性,石墨烯還是目前已知導(dǎo)電性能出色的材料,這使它在微電子領(lǐng)域也具有的應(yīng)用潛力。研究人員甚至將石墨烯看作是硅的替代品,能用來生產(chǎn)未來的超級計算機。
應(yīng)用領(lǐng)域:
(1)用于電弧煉鋼爐;我國電爐鋼產(chǎn)量約占粗鋼產(chǎn)量的18%左右,煉鋼用石墨電極占石墨電極總用量的70%~80%。電爐煉鋼是利用石墨電極向爐內(nèi)導(dǎo)入電流,利用電極端部和爐料之間引發(fā)電弧所產(chǎn)生的高溫熱源來進行冶煉。
(2)用于礦熱電爐;礦熱電爐主要用于生產(chǎn)工業(yè)硅和黃磷等,其特點是導(dǎo)電電極的下部埋在爐料中,在料層內(nèi)形成電弧,并利用爐料自身的電阻所發(fā)出的熱能來加熱爐料,其中要求電流密度較高的礦熱電爐需用石墨電極,例如每生產(chǎn)1t硅需消耗石墨電極約100kg,每生產(chǎn)1t黃磷需消耗石墨電極約40kg。
(3)用于電阻爐;生產(chǎn)石墨制品的石墨化爐、熔化玻璃的熔窯和生產(chǎn)碳化硅用的電爐等都屬于電阻爐,爐內(nèi)所裝物料既是發(fā)熱電阻又是被加熱對象,通常,導(dǎo)電用的石墨電極嵌入電阻爐端部的爐頭墻中,用于此處的石墨電極不連續(xù)消耗。
(4)用于制備異型石墨產(chǎn)品;石墨電極的毛坯還用于加工成各種坩堝、模具、舟皿和發(fā)熱體等異型石墨產(chǎn)品。
雖說石墨是易切削的材料,但對刀具的損耗特別大,而且加工過程中產(chǎn)生的粉塵不僅會磨損機床內(nèi)部零件(絲杠、導(dǎo)軌等),甚至會威脅操機人員的身心健康,所以石墨材料的加工需要使用密封性能良好的加工設(shè)備。石墨雕銑機則擁有良好的密封性,根據(jù)石墨材料的加工特性,配備了多重防護,在導(dǎo)軌面上安裝了多層防護盔甲,有效保護絲杠導(dǎo)軌;配有率的集塵系統(tǒng),有效吸收石墨粉塵 。在其他方面,石墨雕銑機的鑄件結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,加工精度高,使用壽命長,可以滿足機床重切削或者高速切削的需求。
石墨用作電極、電刷、碳棒、碳管、水銀整流正極、石墨墊片、電話配件、電視顯像管涂料等廣泛應(yīng)用于電氣行業(yè)。其中石墨電極應(yīng)用為廣泛,在使用石墨電極冶煉各種合金鋼和鐵合金時,強電流通過電極進入電爐冶煉區(qū)產(chǎn)生電弧,將電能轉(zhuǎn)化為熱能,溫度上升,從而達到冶煉或反應(yīng)的目的。此外,在電解金屬鎂、鋁、鈉時,石墨電極也用于電解槽的陽極。
石墨具有的良好的中子減速性能,在原子反應(yīng)堆中被用作減速器。鈾-石墨反應(yīng)堆是應(yīng)用廣泛的原子反應(yīng)堆之一,石墨完全可以滿足核電反應(yīng)堆用減速材料具有高熔點、穩(wěn)定性和耐腐蝕性的要求。在工業(yè)中,石墨還被用來生產(chǎn)固體燃料火箭的噴嘴,導(dǎo)彈的鼻錐,宇宙導(dǎo)航設(shè)備的部件,絕緣和防輻射材料。
石墨能防止鍋爐結(jié)垢,石墨的主要用途之一是生產(chǎn)耐火材料,包括耐火磚、坩堝、連鑄粉、型芯、模具、洗滌劑和耐高溫材料。石墨制品經(jīng)過加熱后能釋放遠紅外線等等。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,人們也開發(fā)了許多石墨的新用途。