Cтраница 1
Слоистая структура графита обусловливает различие его свойств в разных сечениях. Существует два типа графитов: натуральный и искусственный. Натуральный графит содержит от 10 до 50 % минеральных примесей и от 1 до 5 % летучих веществ. Искусственный графит получается путем прокаливания шихты, состоящей из нефтяного кокса и каменноугольной смолы без доступа воздуха в специальных печах. В качестве наполнителя для фторопласта используется в основном искусственный графит в виде порошка с размером частиц, не превышающим 100 мкм. Графитовый наполнитель улучшает теплопроводность и антифрикционные свойства наполненных фторопластов, увеличивает прочность при сжатии, снижает хладотекучесть и усадку. [1]
Слоистая структура графита, предопределяющая его использование в качестве антифрикционного материала, высокая теплопроводность, благодаря которой не возникает - перегрев контактных поверхностей в процессе трения, отсутствие смазки и удовлетворительные механические свойства графита обеспечивают условия для широкого использования графита в качестве пар трения в подшипниках скольжения и в качестве основного элемента смазок, работающих в различных условиях. [2]
Слоистая структура графита показана на рис. 6.17. Каждый атом образует две одинарные связи и одну двойную со своими тремя ближайшими соседями, как показано в нижней части рисунка. Эти связи резонируют между положениями в каждом слое таким образом, что каждая связь, имеет на две трети одинарный и на одну треть двойной характер. Межатомное расстояние в слое равно 1 42 А, что является средним значением. [3]
Слоистая структура графита позволяет многим веществам проникать в пространство между слоями с образованием нестехиометрических слоистых соединений графита. Слоистые соединения образуют щелочные металлы, галогены, галогениды металлов и сильные кислоты. [4]
Слоистая структура графита обусловливает легкое расслаивание его на отдельные чешуйки ( слабые силы Ван-дер - Ваальса между плоскостями), что определяет его смазочные свойства и применение в карандашах. Нелокализованные it - связи обусловливают большую электропроводность графита вдоль плоскостей и черный цвет. Благодаря малой химической активности, тугоплавкости и хорошей проводимости графит широко используется в качестве анодов в электролизных ваннах, в частности, при получении алюминия. [5]
Слоистая структура графита обусловливает легкое расслаивание его на отдельные чешуйки ( слабые силы Ван-дер - Ваальса между плоскостями), что определяет его смазочные свойства и применение в карандашах. Нелокализованные я-связи обусловливают большую электрическую проводимость графита вдоль плоскостей и черный цвет. Благодаря малой химической активности, тугоплавкости и хорошей проводимости графит широко используют в качестве анодов в электролизных ваннах, в частности при получении алюминия. [6]
Хорошо известна простая слоистая структура графита. Другие слоистые структуры состоят из более сложных слоев. Такой структурой обладают, например, монтмориллонит и вермикулит, о которых речь пойдет ниже. [7]
Уместно сопоставить слоистую структуру графита и цементита и указать на известную аналогию в разветвлении эвтектического графита при росте аустенито-графитных колоний в сером чугуне и эвтектического цементита при росте колоний пластиночной эвтектики в белом чугуне. Приводимый на рис. 6, в микроснимок участка пластиночной эвтектики непосредственно иллюстрирует расщепление цементита при продольном росте колонии ( указано стрелками); последовательная сошлифовка колонии выявляет взаимосвязь и между теми пластинками, которые в данном сечении кажутся изолированными друг от друга. Такой же вывод следует сделать и в отношении второй фазы эвтектики - аустенита: стереометрический микроанализ выявляет взаимосвязь между дендритными прослойками аустенита в пределах колонии. [8]
В связи со слоистой структурой графита [35] многие era свойства, включая электропроводность, анизотропны. При низких температурах графит имеет отрицательный температурный коэффициент электросопротивления; изменение электросопротивления с температурой зависит от содержания примесей и от размеров кристаллических зерен, из которых состоит данный образец. [9]
Образование многочисленных кристаллических соединений путем внедрения различных добавок связано с характерной слоистой структурой графита. Перенос зарядов в этих кристаллических соединениях резко изменяет it - электронные полосы графита, приводя во многих случаях к образованию новых типов твердого вещества с проводимостью, не уступающей проводимости металлов. [10]
Кроме того, существуют особые химические соединения типа соединений включения, в которых небольшие атомы, например водород, азот, углерод, бор, внедряются в промежутки кристаллической решетки металла, и иитеркаляционные соединения, в которых атомы или молекулы включаются в слоистую структуру графита и подобных веществ. [11]
Присутствие в составе тормозного материала графита обеспечивает повышение износостойкости и сопротивления заеданию при некотором снижении коэффициента трения. Слоистая структура графита, представляющая собой наслоение шестигранников из атомов углерода, слабо сцепленных между собой, легко разрушается на тончайшие слои. В процессе трения чешуйки графита отрываются одна от другой и покрывают трущиеся поверхности, создавая устойчивую активную пленку, которая предотвращает схватывание и заедание. [12]
Наконец, следует отметить сходство между рассмотренными макромолекулярными соединениями включения и слоистыми соединениями типа графита, хотя характер связей в них может быть совершенно различным. Слоистая структура графита такова, что гость может внедряться между слоями. Рудорф [238], Крофтс [75], Хенниг [121] и другие изучили и описали природу этих соединений. Если слоистые соединения вводятся в список соединений включения, то можно считать, что включение возможно в каналах, клетках или слоях. Обзор литературы убедительно доказывает, что макромолекулярные соединения включения являются важной и хорошо изученной группой. [13]
Мы ограничимся указанием на то, что в случае атомной слоистой структуры графита, содержащей лишь один вид атомов, можно воспользоваться приближением [34], согласно которому суммирование по отдельным атомам можно заменить интегрированием внутри плоскостей и суммированием по плоскостям. [14]
Связь между неорганической и органической химией ярко проявляется при сопоставлении ряда соединений азота и углерода. Нитрид бора образуется из простых веществ при 900 С в виде модификации, структура которой аналогична слоистой структуре графита. При 1350 С и 6 2 10 Па образуется алмазоподобный боразон BN, на основе которого изготовляют режущий инструмент, не уступающий алмазному. [15]