Grafit w klockach i innych materiałach ciernych

Opys

Grafit w klockach i innych materiałach ciernych

Takie właściwości wynikają z charakterystycznej struktury krystalicznej grafitu.

Grafit ma warstwową strukturę krystaliczną; w każdej warstwie (kierunek X) atomy węgla są utrzymywane razem w silnym wiązaniu kowalencyjnym.

Z drugiej strony atomy w różnych warstwach (kierunek Y) są utrzymywane razem przez słabą siłę van der Waalsa

Ze względu na taką strukturę krystaliczną, wielkość oporu elektrycznego w każdej warstwie (kierunek X) grafitu jest zbliżona do metali, natomiast siła wiązania pomiędzy każdą warstwą (kierunek Y) jest bardzo słaba. Dzięki tej właściwości warstwy grafitu łatwo się rozdzielają pod wpływem siły zewnętrznej, co przekłada się na niski współczynnik tarcia.

W naszym codziennym życiu grafit znajduje się we wnętrzu ołówków: pisanie jest możliwe, ponieważ warstwy grafitu oddzielają się i przyczepiają do papieru; ponieważ każda warstwa grafitu oddziela się bez większego tarcia, papiery się nie rozrywają.

Szczotki węglowe muszą być zbudowane z materiałów, które mogą odbierać i dostarczać duże ilości prądu elektrycznego do iz obiektów obracających się (poruszających się) z dużą prędkością przy użyciu małej siły tarcia i które mogą wytrzymać nagrzewanie i utlenianie. Grafit, którego właściwości materiału są idealnie dopasowane do takich wymagań, to naturalny wybór szczotek węglowych.

Produkcja grafitu polega na termicznym rozkładzie substancji organicznych w hermetycznych warunkach, w celu uzyskania substancji o wysokiej zawartości węgla. Proces ten nazywa się karbonizacją, a substancja pochodna nazywa się węglem. Następnie substancja jest dalej przetwarzana poprzez poddanie jej działaniu wysokich temperatur (powyżej 2500 stopni Celsjusza), również w hermetycznych warunkach, w celu rozwinięcia struktury krystalicznej, a wynikiem tego procesu zwanego grafityzacją jest grafit. Taki grafit pozyskiwany w sposób sztuczny nazywany jest grafitem sztucznym, natomiast grafit powstały w sposób naturalny nazywany jest grafitem naturalnym.

Istnieje wiele różnych substancji składających się z pierwiastka węgla; jest to szczególny pierwiastek stanowiący ważną część każdej materii organicznej i odgrywający istotną rolę w życiu na ziemi. Ze względu na takie szczególne właściwości węgiel jest często określany jako „czarna sztuka”. Wiadomości o nanorurki węglowej wraz z innymi odkryciami związanymi z węglem w ostatnich latach potwierdziły tak magiczną moc tego bardzo szczególnego pierwiastka