흑연의 주요 특성

흑연은 다음과 같은 거대한 공유 구조를 가지고 있습니다. 각 탄소 원자는 공유 결합에 의해 3개의 다른 탄소 원자에 연결됩니다. 탄소 원자는 육각형 원자 배열로 층을 형성합니다. 레이어 사이에는 약한 힘이 있습니다. 또한 흑연에는 다음과 같은 특성이 있습니다.

 

흑연의 물리적 특성

흑연은 녹는점이 다이아몬드와 비슷합니다. 흑연은 부드럽고 미끄럽고 연필과 자물쇠와 같은 것의 건조 윤활제로 사용됩니다. 다이아몬드보다 밀도가 낮습니다. 다이아몬드가 불용성인 것과 같은 이유로 물과 유기 용매에 불용성입니다.

흑연은 녹는점이 다이아몬드와 비슷합니다. 흑연을 녹이기 위해서는 한 장의 시트를 다른 시트에서 느슨하게 하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 전체 구조에서 공유 결합을 끊어야 합니다.

부드럽고 미끄럽고 연필과 자물쇠와 같은 것의 건조 윤활제로 사용됩니다. 그라파이트는 카드 팩과 비슷하다고 생각할 수 있습니다. 각 카드는 강력하지만 카드가 서로 미끄러지거나 팩에서 완전히 떨어집니다. 연필을 사용하면 시트가 떨어져서 종이에 달라붙습니다.

 

다이아몬드보다 밀도가 낮습니다. 이것은 시트 사이에 "낭비되는" 공간이 상대적으로 많기 때문입니다.

다이아몬드가 불용성인 것과 같은 이유로 물과 유기 용매에 불용성입니다. 용매 분자와 탄소 원자 사이의 인력은 흑연의 강한 공유 결합을 극복할 만큼 충분히 강하지 않습니다.

흑연은 전기를 전도합니다. 비편재화된 전자는 시트 전체에서 자유롭게 이동할 수 있습니다. 흑연 조각이 회로에 연결되면 전자가 시트의 한쪽 끝에서 떨어지고 다른 쪽 끝에서 새 것으로 교체될 수 있습니다.

재료는 일반적으로 회색빛이 도는 검은색이며 불투명하며 빛나는 검은색 광택이 있습니다. 그것은 매우 부드럽고 매우 약한 압력으로 균열되며 비중이 매우 낮습니다. 흑연은 금속과 비금속의 특성을 모두 나타내기 때문에 다른 재료입니다.

흑연은 유연하지만 신축성이 없고 전기 및 열전도율이 높습니다. 이러한 놀라운 특성으로 인해 야금 및 제조 분야에서 광범위하게 사용됩니다.

 

흑연의 화학적 성질

 

흑연의 7가지 용도

1. 작문 및 예술가 자료

흑연이라는 단어는 '쓰다'로 번역되는 그리스어에서 유래했습니다. 따라서 흑연의 가장 일반적인 용도는 연필로 심을 만드는 것입니다.
"납" 연필심은 점토와 흑연의 혼합물로 만들어지며 이는 비정질 형태입니다. 느슨하게 쪼개진 흑연 조각이 종이를 표시하고 점토가 결합 재료 역할을 합니다. 코어의 흑연 함량이 높을수록 연필이 더 부드럽고 흔적이 더 어두워집니다.
납 연필로 알려진 것에는 납이 없습니다. 그 이름은 흑연이 금속성 외관 때문에 "플럼바고" 또는 "검은 납"이라고 불렸을 때 유럽에서 유래했습니다.
흑연을 표식으로 사용한 것은 16세기 영국 북부에서 시작되었으며, 지역 전설에 따르면 양치기들은 새로 발견된 흑연 퇴적물을 사용하여 양을 표시했다고 합니다.

2. 윤활제/방충제

흑연은 그리스 등과 같은 윤활유의 주요 성분 중 하나입니다. 흑연은 대기 중 수증기와 반응하여 인접 표면에 박막을 증착하고 이들 사이의 마찰을 줄입니다. 오일에 서스펜션을 형성하고 자동차 브레이크 및 클러치와 같은 두 개의 움직이는 부품 사이의 마찰을 줄입니다.
흑연은 이러한 방식으로 최대 섭씨 787도(화씨 1,450도)의 온도에서 윤활제로 작동하고 최대 섭씨 1,315도(화씨 2,399도)에서 고착 방지 재료로 작동합니다.
이 강력한 미네랄은 좋은 방충제 역할을 합니다. 따라서 많은 제조 회사에서 흑연을 구충제 용액의 성분으로 사용합니다. 흑연을 사용하는 가장 일반적인 방수제 중 하나에는 금속 보호제가 포함됩니다.

3. 페인트

벽 보호를 보장하는 페인트를 본 적이 있다면 그 안에서 흑연을 찾을 수 있을 것입니다. 이 경우 분말 형태의 흑연이 사용됩니다. 공장에서는 가루 흑연을 페인트에 섞어 벽을 제대로 보호합니다.

4. 내화물

흑연은 화학적 변화 없이 고온 및 내성을 견디기 때문에 일반적인 내화 재료입니다. 철강 및 유리 제조에서 철 가공에 이르는 제조 공정에 사용됩니다. 또한 자동차 브레이크 라이닝의 석면 대체재이기도 합니다.

5. 원자로

빠르게 움직이는 중성자를 흡수하는 흑연의 능력은 매우 높기 때문에 대부분의 경우 이 광물은 중성자의 반응을 안정화하거나 중화하는 데 많이 사용됩니다.

6. 전기 산업

결정질 플레이크 흑연은 건전지 및 전기 산업에 필요한 탄소 전극, 브러시 및 플레이트 제조에 사용됩니다. 흥미롭게도 천연 흑연도 인조 흑연으로 가공됩니다. 이 유형의 흑연은 리튬 이온 배터리에 유용합니다.
리튬 이온 배터리에는 리튬 음극과 흑연 양극이 있습니다. 배터리가 충전됨에 따라 전해질의 양으로 대전된 리튬 이온이 흑연 양극 주위에 리튬 염 용액이 축적됩니다.
리튬 양극은 더 강력한 배터리를 만들지 만 충전하면 리튬이 상당히 팽창합니다. 시간이 지남에 따라 리튬 음극 표면이 금이 가서 리튬 이온이 빠져 나옵니다. 이들은 차례로 배터리를 단락시킬 수 있는 과정에서 수상 돌기라고 하는 성장을 형성합니다.

7. 그래핀 시트

압연된 단일 그래핀 시트는 강철보다 10배 더 가볍고 100배 더 강합니다. 이러한 압연판을 그래핀이라고도 하며, 이 흑연 유도체는 세계에서 가장 강력하게 확인된 소재로 초강력 경량 스포츠 장비 제작에 사용되었습니다.
높은 전기 전도성, 낮은 흡광도 및 내화학성으로 인해 인공 심장, 유연한 전자 장치 및 항공기 부품과 같은 의료용 임플란트를 비롯한 미래 응용 분야에 이상적인 소재입니다.