石墨材料的特性是什么？

       炭素材料是以碳元素為主的無機(jī)非金屬材料，其中炭材料基本上是由非石墨質(zhì)碳組成的材料，而石墨材料則首要是由石墨質(zhì)碳組成的材料，石墨又分為天然石墨和人工石墨兩類。
      石墨材料首要是由多晶石墨構(gòu)成。石墨是以一種碳原子之間呈六角形平面網(wǎng)格的層狀晶體。盡管石墨歸于無機(jī)非 金屬材料，但因它具有良好的熱電傳導(dǎo)性而被稱為半金屬，石墨具有比某些金屬還要高的熱電傳導(dǎo)性，一起具有遠(yuǎn)比金屬低的熱膨脹系數(shù)，很高的化學(xué)安穩(wěn)性，這就使它在工程運(yùn)用中具有重要的價值。石墨在非氧化性介質(zhì)中是化學(xué)慵懶的，具 有很好的耐腐蝕性，除了強(qiáng)酸和強(qiáng)氧化性介質(zhì)外，石墨不受其它酸堿鹽的腐蝕、不與任何有機(jī)化合物應(yīng)。
    石墨材料又是一種耐高溫材料，在高溫下石墨不會熔化，氣化溫度非常高，只是在常壓下335018開端前進(jìn)變成氣體。一般材料在高溫下強(qiáng)度逐漸降低，而石墨在2500度以內(nèi)，它的強(qiáng)度隨溫度升高而增加，在2000℃以上，其強(qiáng)度較常溫 強(qiáng)度增大一倍，石墨材料還具有優(yōu)異的抗熱震功用，所以石墨材料作為高溫材料有其一起的優(yōu)越性。 
    因為石墨材料具有高溫強(qiáng)度高、導(dǎo)電傳熱、抗熱震性、耐腐蝕性、潤滑性好等長處，它已成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可短少的結(jié)構(gòu)材料、高溫材料、導(dǎo)電材料、抗磨材料和功用材料。當(dāng)時，石墨材料已廣泛運(yùn)用于冶金、化工、電子、電 器、機(jī)械以及核能和航空航天工業(yè)等部分，可作電極、電解陽極、鑄模和高溫軸承；原子核反應(yīng)堆中作為中子減速材料 和核燃料的表面涂層；在宇航范疇，石墨材料可用于人工衛(wèi)星天線、航天飛機(jī)機(jī)殼以及火箭發(fā)電機(jī)噴管喉襯等部件。
    石墨材料在高溫下發(fā)生的物理化學(xué)變化以及高溫運(yùn)用特征：
石墨材料的化學(xué)性質(zhì)安穩(wěn)，因此是一種耐腐蝕材料。但在必定條件下，碳也會和其他物質(zhì)發(fā)生作用，其首要反應(yīng)有：在 高溫下與氧化性氣氛或強(qiáng)氧化性酸中發(fā)生氧化作用；在高溫下熔解于金屬并生成碳化物；生成石墨層間化合物。
     在常溫下，炭與各種氣體不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)在350℃左右，無定形炭即有睨顯的氧化反應(yīng)，石墨在450℃左右也開端發(fā)生氧化反應(yīng)。石墨化程度愈高，石墨的晶體結(jié)構(gòu)愈完好，其反應(yīng)活化能大，抗氧化功用好，在800度以內(nèi)，到達(dá)同一氧化速度的溫度，石墨材料約比炭材料高50～100℃在同一材料內(nèi)，粘結(jié)劑炭有優(yōu)先氧化的傾向，所以氧化反應(yīng)進(jìn)行到必定程度時，骨料顆粒會發(fā)生掉落。在較低的溫度下，如空氣供應(yīng)滿意，炭和石墨材料則首要進(jìn)行如下反應(yīng)：C+O2—CO2在較高的溫度下，炭和石墨材料又開端發(fā)生如下反應(yīng)：C+1/ZO2一CO赤熱的炭和石墨材料與水蒸氣約在700℃左右開端反應(yīng)：C+H2O—CO+H2C+2H2O—C02+2H2赤熱的炭和石墨材料與CO的氧化反應(yīng)在更高的溫度下才干進(jìn)行：C+CO2—2C0炭與氣體之間反應(yīng)應(yīng)歸于氣固反應(yīng)，氧化反應(yīng)速度與當(dāng)時的反應(yīng)面積大小、材料的氣孔率及氣體壓力等要素有關(guān)，其反應(yīng)速度既取決于表面的化學(xué)反應(yīng)速度，也與氣體分子向材料內(nèi)松懈有關(guān)。若材料的氣孔率高，特別是開氣孔率多時，氣體分子簡略松懈到材 料內(nèi)部，參與反應(yīng)的表面積大，氧化速度就快，當(dāng)運(yùn)用溫度低時，氧化反應(yīng)速度不高，氣體分子有滿意的時間松懈到材料 內(nèi)部，這時氧化反應(yīng)速度與材料的氣孔結(jié)構(gòu)及反應(yīng)活性有關(guān)。當(dāng)溫度高于800度時化學(xué)反應(yīng)速率快，而氣體分子向材料氣孔內(nèi)松懈卻因熱運(yùn)動而減慢，氧化反應(yīng)只在表面進(jìn)行，氧化速率受表面氣流速度所分配與材料品種聯(lián)絡(luò)較小。石墨材料所 含雜質(zhì)對氧化反應(yīng)起催化作用，所以高純石墨與一般石墨的氧化性有睨顯不同。碳化物的生成在高溫下碳熔解于Fe、A1、Mo、Cr、Ni、Ti等金屬和B、si等非金屬中生成碳化物。石墨層間化合物的生成石墨的碳原子在其層面內(nèi)是通過共價鍵牢 固地連接在一起的，而在層間則靠較弱的范德華力結(jié)合。因此，在石墨的層間刺進(jìn)各種分子、原子、離子而不損壞其二 維晶，僅使層距離增大，能夠制成一種石墨特有的化合物稱為石墨層間化合物，制造石墨層間化臺物通常選用天然鱗片石 墨為材料。在石墨層間化合物中已得工業(yè)上廣泛運(yùn)用的是柔性石墨。柔性石墨不只具有自潤滑性和耐高溫性，還具有柔 耐性、可饒性和緊縮回彈性，可作為精煉爐、高溫爐的絕熱材料，并廣泛用作密封材料。為了前進(jìn)柔性石墨的抗氧化性 ，在柔性石墨中參與硼酸、熱固樹脂、無機(jī)物膠體等粘合劑。由此可見，炭素材料在非氧化性介質(zhì)中集耐熱性、導(dǎo)電性于 一體，但在氧化性占優(yōu)勢的環(huán)境中，溫度高于627K就開端發(fā)生氧化反應(yīng)，并且跟著溫度的升高，氧化速度加速，結(jié)構(gòu)因 此而遭到腐蝕、損壞、影響其高溫下的運(yùn)用。所以，石墨材料的抗氧化保護(hù)問題正在遭到廣泛重視 。