سلام! به‌عنوان تامین‌کننده پیچ‌های گرافیتی، اغلب از من می‌پرسند که وقتی صحبت از رسانایی به میان می‌آید، این افراد گرافیت چگونه در برابر پیچ‌های فلزی قرار می‌گیرند. بنابراین، بیایید درست شیرجه بزنیم و در مورد آن چت کنیم.
ابتدا بیایید بفهمیم که رسانایی چیست. رسانایی اساساً این است که چگونه یک ماده می تواند جریان الکتریکی را حمل کند. فلزات به‌خاطر رسانایی عالی شناخته شده‌اند. به مس و آلومینیوم فکر کنید که در انواع سیم کشی های برق استفاده می شود. آنها یک دسته کامل از الکترون های آزاد دارند که می توانند به راحتی در اطراف حرکت کنند و به الکتریسیته اجازه می دهند با مقاومت کمی از آنها عبور کند.
گرافیت، از سوی دیگر، شکلی از کربن است. ساختار منحصر به فردی دارد که در آن اتم های کربن به صورت لایه ای چیده شده اند. در این لایه‌ها، الکترون‌های غیرمحلی وجود دارند که می‌توانند در سطح لایه‌ها حرکت کنند. این به گرافیت مقداری رسانایی الکتریکی می دهد، اما کمی با فلزات متفاوت است.
مکانیزم های رسانایی
در فلزات، رسانایی به دلیل دریای الکترون های آزاد است. این الکترون ها به هیچ اتم خاصی متصل نیستند و می توانند آزادانه در سراسر شبکه فلزی حرکت کنند. هنگامی که یک ولتاژ اعمال می شود، این الکترون ها به طور هماهنگ شروع به حرکت می کنند و جریان الکتریکی ایجاد می کنند. این مانند یک بزرگراه فوق العاده برای الکترون ها است و آنها می توانند خیلی سریع به اطراف بپیچند.
رسانایی گرافیت بیشتر دو بعدی است. الکترون‌های غیرمکانی‌شده می‌توانند به راحتی در لایه‌های اتم‌های کربن حرکت کنند، اما حرکت آنها بین لایه‌ها دشوارتر است. بنابراین، به نوعی مانند مجموعه ای از خیابان های یک طرفه برای الکترون ها است. آنها می توانند به خوبی در یک جهت حرکت کنند (در داخل لایه)، اما عبور از لایه بعدی کمی دردسر دارد.
مقایسه مقادیر رسانایی
وقتی به اعداد نگاه می کنیم، فلزات عموما رسانایی الکتریکی بسیار بالاتری نسبت به گرافیت دارند. به عنوان مثال، مس در دمای اتاق دارای رسانایی الکتریکی در حدود 5.96×107 S/m است. آلومینیوم نیز بسیار خوب است، با رسانایی در حدود 3.77×107 S/m.
از سوی دیگر، گرافیت دارای رسانایی است که بسته به خلوص و ساختار آن می تواند متفاوت باشد. اما به طور معمول، رسانایی آن در محدوده 104 - 105 S/m است. این به طور قابل توجهی کمتر از فلزات است. بنابراین، اگر به دنبال ماده ای برای حمل مقدار زیادی جریان الکتریکی با حداقل مقاومت هستید، فلزات راه حلی هستند.
برنامه های کاربردی بر اساس رسانایی
با این حال، فقط به این دلیل که گرافیت رسانایی کمتری دارد به این معنی نیست که مفید نیست. در واقع، کاربردهایی وجود دارد که پیچ های گرافیتی انتخاب بهتری نسبت به پیچ های فلزی هستند.
یک منطقه در محیط های با دمای بالا است. فلزات در دماهای بالا می توانند رسانایی و خواص مکانیکی خود را از دست بدهند. آنها ممکن است ذوب یا اکسید شوند که می تواند مشکلاتی ایجاد کند. گرافیت، از طرف دیگر، پایداری حرارتی عالی دارد. بدون ذوب شدن می تواند دمای بسیار بالا را تحمل کند و رسانایی آن در محدوده دمایی خاصی تغییر زیادی نمی کند. بنابراین، در برنامه های کاربردی مانندبخاری گرافیتپیچ های گرافیتی را می توان برای نگه داشتن اجزا در کنار هم و در عین حال امکان رسانایی الکتریکی استفاده کرد.
یکی دیگر از مزایای گرافیت مقاومت شیمیایی آن است. فلزات می توانند با مواد شیمیایی خاصی واکنش نشان دهند که می تواند آنها را خورده و رسانایی آنها را کاهش دهد. گرافیت در برابر حملات شیمیایی بسیار مقاوم تر است. بنابراین، در کارخانه‌های فرآوری شیمیایی یا سایر محیط‌هایی که مواد خورنده وجود دارد، پیچ‌های گرافیتی می‌توانند گزینه قابل اعتمادی باشند.
گرافیت همچنین ضریب اصطکاک کمتری نسبت به فلزات دارد. این می‌تواند در برنامه‌هایی که نمی‌خواهید پیچ‌ها بسته شوند یا در جاهایی که نیاز دارید به آرامی بچرخند، مفید باشد. به عنوان مثال، در برخی از ابزارهای دقیق، می توان از پیچ های گرافیتی برای تنظیم قطعات بدون ایجاد سایش بیش از حد استفاده کرد.
هزینه و در دسترس بودن
هزینه عامل دیگری است که باید در نظر گرفته شود. فلزاتی مانند مس و آلومینیوم به طور گسترده در دسترس و نسبتا ارزان هستند. آنها در محصولات الکتریکی تولید انبوه استفاده می شوند و هزینه ساخت پیچ های فلزی به طور کلی پایین است.
از سوی دیگر، تولید گرافیت می تواند گران تر باشد. فرآیند ساخت پیچ های گرافیتی با کیفیت بالا نیازمند تجهیزات و تکنیک های خاصی است. با این حال، در کاربردهایی که خواص منحصر به فرد گرافیت ضروری است، ممکن است هزینه اضافی ارزش آن را داشته باشد.
ملاحظات دیگر
وقتی صحبت از استحکام مکانیکی به میان می آید، معمولاً فلزات دست بالا را دارند. پیچ های فلزی به طور کلی قوی تر هستند و می توانند سطوح بالاتری از تنش را تحمل کنند. پیچ های گرافیتی شکننده تر هستند و در صورت اعمال نیروی زیاد می توانند بشکنند. بنابراین، در کاربردهایی که پیچ ها نیاز به تحمل وزن زیاد یا مقاومت در برابر گشتاور زیاد دارند، معمولاً پیچ های فلزی ترجیح داده می شوند.
از نظر خواص مغناطیسی، فلزات می توانند مغناطیسی باشند، که در برخی از کاربردها که باید از تداخل مغناطیسی اجتناب شود، می تواند مشکل ساز باشد. گرافیت غیر مغناطیسی است، بنابراین می توان از آن در تجهیزات الکترونیکی حساس استفاده کرد، جایی که میدان های مغناطیسی می توانند باعث ایجاد مشکل شوند.
نتیجه گیری
بنابراین، به طور خلاصه، پیچ های فلزی برای کاربردهایی که نیاز به هدایت الکتریکی بالا، استحکام مکانیکی بالا و هزینه کم دارند، عالی هستند. آنها برای اکثر کاربردهای استاندارد الکتریکی و مکانیکی انتخابی هستند.
از طرف دیگر پیچ های گرافیتی دارای طاقچه های مخصوص به خود هستند. آنها برای محیط‌های با دمای بالا، خورنده شیمیایی و کاربردهایی که خواص غیر مغناطیسی و اصطکاک کم اهمیت دارند، ایده‌آل هستند. آنها ممکن است به اندازه فلزات رسانا نباشند، اما ترکیب منحصر به فرد آنها باعث می شود آنها در شرایط خاص ضروری باشند.
اگر در بازار پیچ‌های گرافیتی هستید و می‌خواهید بیشتر در مورد اینکه چگونه می‌توانند در برنامه خاص شما قرار بگیرند، بیاموزید، دریغ نکنید. ما اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم تا راه حل مناسب برای نیازهای خود را پیدا کنید. این که آیا برای یکگرافیت ساگریا الفجعبه گرافیت، ما تخصص لازم را داریم تا شما را در فرآیند انتخاب راهنمایی کنیم.
مراجع
- "مقدمه ای بر فیزیک حالت جامد" نوشته چارلز کیتل
- "علوم و مهندسی مواد: مقدمه" نوشته ویلیام دی. کالیستر، جونیور و دیوید جی. رتویش