Grafit a jeho aplikace v elektrotechnice

Název „grafit“ pochází z řeckého slova „grapho“ – psát. Tento minerál je jednou z modifikací uhlíku s charakteristickou vrstevnatou strukturou. Dochovaly se historické doklady o použití grafitu ve starověku jako barviva – jedná se o hliněnou nádobu pocházející ze 40. století před naším letopočtem, malovanou tímto minerálem.

Moderní název grafit získal v roce 1789 německý geolog a učitel Abraham Gottlob Werner, který se mimo jiné zabýval studiem sedimentárních horninových vrstev a také vyvinul stupnice pro určování minerálů vnějšími znaky.

V přírodě se grafit tvoří v malé hloubce v důsledku metamorfózy hornin obsahujících organické zbytky. Z hlediska fyzikálních a chemických vlastností je grafit krystalická žáruvzdorná látka, na dotek mírně mastná, černé nebo šedé barvy, s charakteristickým kovovým leskem.

Ve srovnání s diamantem je grafit velmi měkký díky vrstvené struktuře atomové mřížky.Atomy uhlíku se nacházejí v grafitu vrstva po vrstvě a vzdálenost mezi vrstvami je větší než mezi atomy v jedné vrstvě a elektrony, které spojují vrstvy mezi sebou, tvoří souvislý elektronový mrak - proto je grafit vodičem proudu a má charakteristický kovový lesk.

S hustotou 2,08 až 2,23 g/cm3 je jeho elektrický odpor při pokojové teplotě 765krát větší než u mědi.

Na rozdíl od diamantu grafit dobře vede elektřinu a teplo. Měkkost grafitu (smíšeného s kaolinem) se nanáší v tužkách. Pokud se podíváte na grafit pod mikroskopem, je snadné vidět vločky, zůstávají na papíře a vytvářejí značku, když používáme tužku.

Fyzikální a chemické vlastnosti grafitu otevřely jeho široké využití v různé elektrotechnice. Pro svou chemickou odolnost vůči agresivním vodným roztokům, ohnivzdorné vlastnosti a vysokou elektrickou vodivost jsou elektrody a topné články pro různé účely vyrobeny z grafitu. Například při získávání aktivních kovů elektrolýzou, elektrody jsou vyrobeny z grafitu.

Při získávání hliníku samotný grafit opouští reakční zónu elektrolyzéru ve složení oxidu uhličitého, takže není potřeba aplikovat další složitá opatření na jeho likvidaci.

Vysoce odolná vodivá lepidla obsahují jako vodivou složku pouze grafit. Každý samozřejmě ví, že z grafitu se vyrábějí různé kontaktní kartáče a sběrače proudu elektrických zařízení (sběrné motory elektrických vozidel a jeřábů, kontakty proudových reostatů atd.), kde jsou pohyblivé a zároveň někdy je potřeba spolehlivá elektrická zásuvka...

Ale když jsme řekli, že grafit je tak měkký, jak se vyrábějí kartáče z kolektorových sestav, které se neustále třou o kontaktní desky a kroužky? Koneckonců, grafitové kartáče se velmi často nacházejí v domácích spotřebičích: v mixéru, elektrickém holicím strojku, mlýnku na kávu, elektrické vrtačce, mlýnku atd. Jaké je zde tajemství? Proč se štětce neopotřebují okamžitě jako tužka?

Ale o to jde kartáče pro elektrotechniku Vyrábějí se nikoli z čistého grafitu, ale z grafitu s přídavkem pojiva a dokonce procházejí speciálním zpracováním Technologie výroby štětců je poměrně složitá, zahrnuje procesy lisování a vypalování, díky čemuž jsou štětce trvanlivější a odolnější vůči nosit..

Takže v poslední fázi výroby jsou elektroštěpové kartáče nasyceny uhlíkem v peci při teplotě 2500 stupňů! Kovové grafitové kartáče obsahují kovové prášky a saze.

Existují tvrdé, střední a měkké elektrografické štětce. Měkké kartáče:

• EG-4 a EG-71; EG -14 — střední, univerzální;

• EG-8 a EG-74 jsou tvrdé, obsahují abrazivní prášek.

Tvrdé kartáče se používají v podmínkách vysokých teplot a obtížné komutace, takže abrazivo obsažené v kartáči dodává kartáči další čisticí funkci, kdy kartáč nejen přenáší proud do kolektoru, ale také jej okamžitě čistí od karbonových usazenin.

Pokračování tématu:

Jaký je rozdíl mezi grafenem a grafitem?