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碳复合耐火材料原材料——膨胀石墨

发布日期： 2019-06-22 08:42:36 阅读量（719）作者：刘梓明

膨胀石墨是由天然鳞片石墨经过化学或电化学插层处理，然后经瞬时加热产生高温膨胀制得的碳质原料。膨胀石墨外形呈蠕虫状，如图1所示，因此又叫作石墨蠕虫。一个石墨蠕虫由多个“微胞”连接在一起组成。放大图片显示，微胞内又有许多细小孔隙，形成了膨胀石墨丰富的孔隙结构。膨胀石墨具有许多优良特性，它不但保留了天然石墨的许多优点，诸如耐高温性能、导电性、导热性、润滑性、特殊的抗热震性、化学稳定性和抗侵蚀能力等优性质，而且拥有天然石墨所不具备的孔隙结构发达、反应活性高、比表面积大以及高压缩率和高弹牲率等特点。因此，将膨胀石墨引入碳复合耐火材料，有望解决材料中碳含量降低带来的一系列问题。膨胀石墨自身的多孔结构决定了其高压缩率和高弹性率。

图1 膨胀石墨显微示意图

将其加入碳复合耐火材料中，能够有效吸收热应力，提高材料的热震稳定性。膨胀石墨具有独特的空间结构和优良的物理化学性能，科研工作者通常对膨胀石墨进行前期处理，以满足不同领域的应用。由于膨胀石墨的石墨层数众多，可以作为反应载体，在其表面进行化学处理或物理涂覆，以满足电化学、磁学及光催化等领域的应用。例如，万传云等人采用氧化还原法，在膨胀石墨表面生成非晶态的二氧化猛，制备出了性能优良的电化学电容器;刘二香等人以金属醋酸盐为前驱体，采用简单浸溃、干燥和还原的方法，制备出了磁性纳米Ni-Fe合金均匀分散于膨胀石墨表面的复合材料，显著地改善了复合材料在较低频段的磁导率;杨嫒媛等人采用快速升温法制备了以膨胀石墨为载体的TiO2/膨胀石墨光催化剂，发现负载量为10%的光催化剂对40mg/L的亚甲基兰溶液5小时的光降解率达到58.8%，显示出了在处理污染废水方面的应用前景。此外，由于膨胀石墨可以被看做是由无数氧化石墨烯纳米片相互费加而成，可以对膨胀石墨进行剥离，制备氧化石墨烯纳米片，应用于陶瓷材料。东华大学的江莞教授率先采用机械球磨膨胀石墨和微米氧化铝的方法，以甲基吡咯烷酮(NMP)作为分散剂辅助球磨，制备出了厚度小于10nm的石墨烯纳米片，并将其应用于陶瓷材料，显著提高了材料的导电性能和强度。