สาขาการประยุกต์ใช้กราไฟต์

กราไฟต์เป็นแร่ธาตุคาร์บอนชนิดหนึ่งที่พบได้ทั่วไปและมีความเกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวันของเราอย่างมาก เราพบเห็นกราไฟต์ได้ในสิ่งของทั่วไป เช่น ดินสอ แท่งคาร์บอนสำหรับแบตเตอรี่แห้ง เป็นต้น อย่างไรก็ตาม กราไฟต์ยังมีประโยชน์สำคัญในอุตสาหกรรมการทหาร วัสดุทนไฟ อุตสาหกรรมโลหะวิทยา อุตสาหกรรมเคมี และอื่นๆ อีกมากมาย

กราไฟต์มีทั้งคุณสมบัติของโลหะและอโลหะ: กราไฟต์เป็นตัวนำความร้อนไฟฟ้าที่ดี ซึ่งสะท้อนถึงคุณสมบัติของโลหะ ส่วนคุณสมบัติของอโลหะ ได้แก่ ทนต่ออุณหภูมิสูง มีเสถียรภาพทางความร้อนสูง เฉื่อยต่อสารเคมี และมีคุณสมบัติในการหล่อลื่น อีกทั้งยังมีการใช้งานที่หลากหลายมาก

สาขาการประยุกต์ใช้หลัก
1. วัสดุทนไฟ
ในอุตสาหกรรมโลหะวิทยา กราไฟต์ถูกใช้เป็นวัสดุทนไฟและสารป้องกันสำหรับแท่งเหล็ก เนื่องจากกราไฟต์และผลิตภัณฑ์ของกราไฟต์มีคุณสมบัติทนต่ออุณหภูมิสูงและมีความแข็งแรงสูง จึงถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมโลหะวิทยาในการทำเบ้าหลอมกราไฟต์ วัสดุบุผนังเตาหลอมเหล็ก สารป้องกันตะกรัน และการหล่อแบบต่อเนื่อง

2. อุตสาหกรรมการหล่อโลหะ
เหล็กกล้าและการหล่อ: กราไฟต์ถูกใช้เป็นสารเพิ่มคาร์บอนในอุตสาหกรรมการผลิตเหล็กกล้า
ในงานหล่อ กราไฟต์ถูกนำมาใช้ในการหล่อ การขัด และการขึ้นรูปวัสดุ เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของกราไฟต์ต่ำ การใช้กราไฟต์เป็นสีสำหรับงานหล่อช่วยให้ได้ขนาดชิ้นงานหล่อที่แม่นยำ ผิวเรียบ ลดรอยแตกและรูพรุน และได้ผลผลิตสูง นอกจากนี้ กราไฟต์ยังใช้ในการผลิตโลหะผง โลหะผสมแข็งพิเศษ และการผลิตผลิตภัณฑ์คาร์บอนอีกด้วย

3. อุตสาหกรรมเคมี
กราไฟต์มีเสถียรภาพทางเคมีที่ดี กราไฟต์ที่ผ่านกระบวนการพิเศษมีคุณสมบัติทนต่อการกัดกร่อน นำความร้อนได้ดี และซึมผ่านได้ต่ำ การใช้กราไฟต์ในการผลิตท่อกราไฟต์ช่วยให้มั่นใจได้ว่าปฏิกิริยาทางเคมีจะดำเนินไปตามปกติและตอบสนองความต้องการในการผลิตสารเคมีที่มีความบริสุทธิ์สูง

4. อุตสาหกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์
กราไฟต์ถูกนำไปใช้ในการผลิตผงกราไฟต์ขนาดเล็กสำหรับทำอิเล็กโทรด แปรง แบตเตอรี่ แบตเตอรี่ลิเธียม วัสดุตัวนำไฟฟ้าสำหรับขั้วบวกของเซลล์เชื้อเพลิง แผ่นแอโนด แท่งไฟฟ้า ท่อคาร์บอน ปะเก็นกราไฟต์ ชิ้นส่วนโทรศัพท์ ขั้วบวกของวงจรเรียงกระแส พลาสติกนำไฟฟ้าป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ชิ้นส่วนแลกเปลี่ยนความร้อน และสารเคลือบหลอดภาพโทรทัศน์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กราไฟต์อิเล็กโทรดถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการหลอมโลหะผสมต่างๆ นอกจากนี้ กราไฟต์ยังใช้เป็นแคโทดของเซลล์อิเล็กโทรไลต์สำหรับการอิเล็กโทรไลซิสของโลหะ เช่น แมกนีเซียมและอะลูมิเนียม
ในปัจจุบัน หมึกฟอสซิลฟลูออรีน (CF, GF) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในวัสดุแบตเตอรี่พลังงานสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งหมึกฟอสซิลฟลูออรีน CF0.5-0.99 ซึ่งเหมาะสมกว่าสำหรับการผลิตวัสดุขั้วบวกสำหรับแบตเตอรี่พลังงานสูงและแบตเตอรี่ขนาดเล็ก

5. อุตสาหกรรมพลังงานปรมาณู การบินและอวกาศ และการป้องกันประเทศ
กราไฟต์มีจุดหลอมเหลวสูง มีเสถียรภาพ ทนต่อการกัดกร่อน และทนต่อรังสีอัลฟาและประสิทธิภาพในการลดความเร็วของนิวตรอนได้ดี จึงถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ โดยวัสดุกราไฟต์ที่ใช้เรียกว่ากราไฟต์นิวเคลียร์ มีการนำไปใช้ในด้านต่างๆ เช่น ตัวลดความเร็วของนิวตรอนสำหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ตัวสะท้อนแสง หมึกทรงกระบอกร้อนสำหรับการผลิตไอโซโทป กราไฟต์ทรงกลมสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ระบายความร้อนด้วยแก๊สอุณหภูมิสูง ปะเก็นปิดผนึกชิ้นส่วนความร้อนของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ และบล็อกขนาดใหญ่
กราไฟต์ถูกนำไปใช้ในเครื่องปฏิกรณ์ความร้อน และหวังว่าจะนำไปใช้ในเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันด้วย โดยสามารถใช้เป็นตัวลดความเร็วของนิวตรอนในบริเวณเชื้อเพลิง เป็นวัสดุสะท้อนแสงรอบบริเวณเชื้อเพลิง และเป็นวัสดุโครงสร้างภายในแกนกลางของเครื่องปฏิกรณ์

นอกจากนี้ กราไฟต์ยังใช้ในการผลิตวัสดุขับเคลื่อนจรวดหรือขีปนาวุธระยะไกล ชิ้นส่วนอุปกรณ์การบินและอวกาศ วัสดุฉนวนกันความร้อนและป้องกันรังสี การผลิตปลอกหัวฉีดท้ายเครื่องยนต์จรวดเชื้อเพลิงแข็ง ฯลฯ ใช้ในการผลิตแปรงสำหรับเครื่องบิน มอเตอร์กระแสตรงสำหรับยานอวกาศและชิ้นส่วนอุปกรณ์การบินและอวกาศ สัญญาณเชื่อมต่อวิทยุดาวเทียม และวัสดุโครงสร้างนำไฟฟ้า ในอุตสาหกรรมป้องกันประเทศ สามารถใช้ในการผลิตตลับลูกปืนสำหรับเรือดำน้ำรุ่นใหม่ ผลิตกราไฟต์ความบริสุทธิ์สูงเพื่อการป้องกันประเทศ ระเบิดกราไฟต์ กรวยหัวสำหรับเครื่องบินล่องหนและขีปนาวุธ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ระเบิดกราไฟต์สามารถทำให้การทำงานของสถานีไฟฟ้าย่อยและเครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดใหญ่อื่นๆ เป็นอัมพาต และมีผลกระทบต่อสภาพอากาศอย่างมาก

6. อุตสาหกรรมเครื่องจักร

กราไฟต์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตผ้าเบรกและชิ้นส่วนอื่นๆ ของรถยนต์ รวมถึงสารหล่อลื่นทนความร้อนสูงในอุตสาหกรรมเครื่องจักรกล หลังจากที่กราไฟต์ถูกแปรรูปเป็นกราไฟต์คอลลอยด์และหมึกฟลูออโรฟอสซิล (CF, GF) แล้ว มักจะใช้เป็นสารหล่อลื่นแข็งในอุตสาหกรรมเครื่องจักร เช่น เครื่องบิน เรือ รถไฟ รถยนต์ และเครื่องจักรที่วิ่งด้วยความเร็วสูงอื่นๆ