词条 | 碳素材料 |
释义 | tansu cailiao 碳素材料(卷名:化工) carbons 按其原子在结构中排列不同,碳有三种同素异形体,即金刚石、石墨和无定形碳,它们的物理性能、化学性质及用途也各不相同。 金刚石 是目前所知自然界中最硬的物质,其晶体构造基本上为面心立方格子,每个碳原子都被周围四个碳原子所围绕,以共价键相连,强度高,莫氏硬度为10,所以通常用作切削、磨削和切割材料。当金刚石中含有微量杂质时,有半导体的性能,可以做高温整流器或固体微波器件等。天然金刚石又是贵重宝石(金刚钻)。金刚石分为Ⅰ型、Ⅱ型和六方型三种。Ⅰ型的杂质含量较高,其中氮的含量在0.0025%~0.2%,绝大多数天然金刚石属此型。Ⅱ 型是极纯的金刚石,结晶完整,氮的含量少于0.001%,导热性良好,具有半导体性能。天然金刚石中1%~2%属此型。用特殊的人工方法(如超高压高温法)可以将非金刚石结构的碳转化为金刚石,即人造金刚石。 石墨 碳原子以四配位多面体组成网层,网层之间以分子键联结,形成六方晶片。石墨是特殊的无机非金属材料,兼有金属和塑料的性能和其他一系列特性,在冶金、化工、电力和电子、机械、纺织和原子能等工业部门获得广泛应用。 石墨的用途与其性质密切关联。①耐高温、热稳定性良好,在3600℃下也不熔化,因此用作冶金工业中坩埚(见彩图)、 ![]() 石墨矿有晶质和隐晶质之分。晶质石墨矿有致密结晶和鳞片结晶两种,前者晶粒大于0.1mm,含碳量在60%~65%,甚至高达80%~90%,但可塑性、可浮选性差。鳞片结晶石墨矿的品位虽低(3%~5%或10%~25%),但性能好。隐晶质石墨又称土状石墨,含碳量可高达90%以上,但性能差。世界上所产石墨半数为土状。苏联是石墨矿储量和产量最大的国家。中国石墨资源也较丰富,多半是鳞片和隐晶石墨。由于石墨矿品位不高,需经选矿和提纯,常用的浮选法(石墨为疏水性)和重选法(石墨相对密度小,为1.9~2.3),可使成品中的含碳量达90%,有些制品还需采用化学提纯,使含碳量提高到97%~99%或高温提纯至99.9%。 无定形碳 碳原子排列无序,或构成的晶粒过小。煤、天然气、石油或其他有机物在1000℃左右碳化得到的无定形碳是多孔材料,其表面积很大。产品有炭黑、活性炭等。 |
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