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石墨行业的发展史!

作者:admin 发布日期:2022-11-29 点击量:42

石墨行业其实是一个古老的行业,最早的时候石墨通常称之为炭素,老一辈的石墨专家都习惯交炭素,或者炭素,炭素材料是一种古老的材料,又是一种新型材料。早在史前,人类就与炭有密切的系。公元前8000 年,人类就已经用木炭取暖、煮食等;公元前3000 年开始,就用炭加热或原制取有色金属:公元2 世纪,中国汉代已经开始用煤烟制墨,16 世纪中国明代的冶炼工已使用天然石累和黏土制成耐火甘塌,这是人类最早的炭素制品;但作为高质量的工业材料使用仅有100多年的历史,1810 年,英国戴维用木炭粉和煤焦油混合,经成型、焙烧制成棒,作为伏特电池的正极,炭制品开始用作电极和导电材料。1842 年德国人本生(R.H.Bunsen)用2份能结焦的煤粉和1份焦炭粉混合在钢模中加压成型,然后焙烧制成炭质电极,这是近代炭素制品工业的先驱。

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19 世纪 70 年代以后,随着蒸汽机、发电机的出现,开辟了炭材料在电化学、电热等领域的应用,电工电刷、电话用炭粒、电解电极、导电碳棒等大量的炭素制品得到广泛的使用。但这些制品都属于无定形碳,其容量、耐蚀性及抗热震性等使用性能是不够理想的。近代炭素制品生产史上重要的里程碑是人造石墨电极(石墨化电极)的发明1886 年美国人卡斯特纳(HY.Caster)和爱奇逊(E.G.Acheson)分别用产生高温的不同方法使无定形碳转化为石墨晶体,从而使炭质电极转变为人造石墨电极。1895 年、1896 年相继出现了艾奇逊石墨化炉(Acheson furnace)和卡斯特纳石墨化炉( Castner furnace),经过10 年右的时间,人造石墨终于实现工业规模生产。20 世纪 70 年代又研制出以针状焦为原料的高功率和超高功率电炉用的优质石墨电极,称为“高功率石墨电极”和“超高功率石墨电极”人造石墨的出现为炭素工业的发展揭开了新的一页。1683249871446498.png

自从1893 年英国科学家法拉第(M.Faraday)发现了电解定律,打下了电化学理论基础以后,1886 年美国人霍尔(C.M.Hall)和法国人埃鲁特(PLT.Heroult)分别发明了从冰晶石氧化铝电解质中制取金属铝的方法,电解制铝需要大量炭质导电材料作为电解槽的内衬及炭质阳极(预焙阳极或自焙阳极),电解铝工业的迅速发展带动了铝用炭素制品的大规模生产从数量上看,铝用炭素制品远大于钢铁冶金所用的石墨电极和高炉炭块,铝用炭素已成为数量最大的炭素制品。

元素碳是法国科学家拉瓦锡(A.L.Lavoisier)于 1776 年发现并列入元素周期表中,1797年法国科学家特纳尔(L.J.Thenard)通过实验,证实了金刚石和石墨都是碳元素的同素异形体,到20 世纪末,已经发现的碳的同素异形体有5 种,即金刚石、石墨、炔(卡宾)碳和富勒烯碳及碳纳米管(巴基管)等中间型碳,后2 种主要来自人工合成。5 类碳元素的同素异形体由于晶体结构不同,其物理化学性质也有很大区别。根据近代材料结构分析研究,证明无定形碳也是一种晶体,只是晶体尺寸很小,属于微晶形碳,某些品种的无定形碳(如石油焦、沥青焦、无烟煤)在2500C左右的高温下可转化为较完善的石墨晶体结构,其导电及导热等物理化学性能明显提高,纯净的石墨在高温高压下可转化为金刚石晶体结构。

材料一直是人类社会进化的重要里程碑,有史以来,人类社会的发展和进步,总是与新材料的出现和使用分不开的。如石器时代、青铜时代、铁器时代都是以材料作为时代的主要标志。材料又是技术进步的先导和基础。例如,若没有半导体材料的工业化生产,就不可能有目前的计算机技术,没有现代的高温、高强度结构材料,也就没有今天的字航工业。材料和元件的突破会导致新技术产业的诞生,对国民经济甚至对人类生活产生重大影响。


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