Grafit in njegova uporaba v elektrotehniki

Ime "grafit" izhaja iz grške besede "grapho" - pisati. Ta mineral je ena od modifikacij ogljika z značilno slojevito strukturo. Ohranili so se zgodovinski dokazi o uporabi grafita kot barvila v antiki - gre za glineno posodo iz 40. stoletja pred našim štetjem, poslikano s tem mineralom.

Sodobno ime grafit je dobil leta 1789 nemški geolog in učitelj Abraham Gottlob Werner, ki je med drugim preučeval plasti sedimentnih kamnin in razvil tudi lestvice za določanje mineralov po zunanjih znakih.

V naravi grafit nastaja na majhni globini zaradi metamorfizma kamnin, ki vsebujejo organske ostanke. Grafit je po fizikalnih in kemijskih lastnostih kristalna ognjevzdržna snov, rahlo mastna na otip, črne ali sive barve, z značilnim kovinskim leskom.

V primerjavi z diamantom je grafit zelo mehak zaradi plastne strukture atomske mreže.Ogljikovi atomi se nahajajo v grafitu plast za plastjo, razdalja med plastmi pa je večja kot med atomi v eni sami plasti, elektroni, ki povezujejo plasti med seboj, pa tvorijo neprekinjen elektronski oblak – zato je grafit prevodnik toka in ima značilen kovinski sijaj.

Z gostoto od 2,08 do 2,23 g/cm3 je njegov električni upor pri sobni temperaturi 765-krat večji od bakra.

Za razliko od diamanta grafit dobro prevaja elektriko in toploto. Mehkoba grafita (pomešan s kaolinom) je nanešena v svinčnikih. Če pogledate grafit pod mikroskopom, zlahka vidite luske, ostanejo na papirju in tvorijo sled, ko uporabimo svinčnik.

Fizikalne in kemijske lastnosti grafita so omogočile njegovo široko uporabo v različnih elektrotehniki. Zaradi kemične odpornosti na agresivne vodne raztopine, požarne odpornosti in visoke električne prevodnosti iz grafita izdelujemo elektrode in grelne elemente za različne namene. Na primer pri pridobivanju aktivnih kovin z elektrolizo, so elektrode izdelane iz grafita.

Ko dobimo aluminij, sam grafit zapusti reakcijsko cono elektrolizatorja v sestavi ogljikovega dioksida, zato ni potrebe po drugih zapletenih ukrepih za njegovo odstranjevanje.

Prevodna lepila z visoko odpornostjo vsebujejo samo grafit kot prevodno komponento. No, vsi seveda vedo, da so iz grafita izdelane različne kontaktne ščetke in tokovni odjemniki električne opreme (kolektorski motorji električnih vozil in žerjavov, kontakti tokovnih reostatov itd.), kjer so včasih premični in v istem potrebna je zanesljiva električna vtičnica...

Če pa smo rekli, da je grafit tako mehak, kako so ščetke narejene iz kolektorskih sklopov, ki se nenehno drgnejo ob kontaktne plošče in obroče? Navsezadnje lahko grafitne ščetke zelo pogosto najdemo v gospodinjskih aparatih: v mešalniku, električnem brivniku, kavnem mlinčku, električnem vrtalniku, mlinčku itd. Kaj je tukaj skrivnost? Zakaj se čopiči ne obrabijo takoj kot svinčnik?

Ampak to je bistvo ščetke za elektrotehniko Niso izdelani iz čistega grafita, temveč iz grafita z dodatkom veziva in so celo podvrženi posebni obdelavi.Tehnologija izdelave čopičev je precej zapletena, vključuje postopke stiskanja in žganja, zaradi česar so čopiči bolj trpežni in odporni na nositi..

Torej, na zadnji stopnji proizvodnje so ščetke za elektrograft nasičene z ogljikom v peči pri temperaturi 2500 stopinj! Kovinske grafitne ščetke vsebujejo kovinski prah in saje.

Obstajajo trdi, srednji in mehki elektrografski čopiči. Mehki čopiči:

• EG-4 in EG-71; EG -14 - srednje, univerzalno;

• EG-8 in EG-74 sta trda, vsebujeta abrazivni prah.

Trde krtače se uporabljajo v pogojih visokih temperatur in težke komutacije, zato abraziv, ki je v krtači, daje krtači dodatno čistilno funkcijo, ko krtača ne samo prenaša tok na kolektor, temveč ga takoj očisti ogljikovih usedlin.

Nadaljevanje teme:

Kakšna je razlika med grafenom in grafitom?