grafietmaterialen

Grafietmaterialen verwijst naar materialen die grotendeels bestaan uit grafiet of grafietachtige koolstofstructuren. Dit omvat natuurlijk grafiet, synthetisch grafiet en grafietverbindingen zoals koolstofcomposieten. Ze worden gewaardeerd om hun combinatie van hittebestendigheid, chemische stabiliteit en elektrische geleiding.

Grafiet heeft een structuur van laagjes koolstofatomen (grafene lagen) die zwak aan elkaar gebonden zijn. Dit levert lage wrijving en anisotrope eigenschappen op: uitstekende geleiding van elektriciteit en warmte langs de lagen, maar relatief zwakkere mechanische sterkte loodrecht op de lagen. Het hoge smeltpunt en de chemische inertie maken grafiet geschikt voor hoge temperaturen en chemisch agressieve omgevingen.

In productie en vormen worden natuurlijk grafiet en synthetisch grafiet onderscheiden. Synthetisch grafiet ontstaat door koolstofhoudende materialen zoals cokes en pitch te verharden en te kristalliseren bij hoge temperatuur. Grafietmaterialen omvatten ook koolstofcomposieten en grafietcoatings, die zowel voor structurele als voor beschermende toepassingen worden ingezet.

Toepassingen omvatten onder meer elektroden voor elektrotechnische processen en staalproductie (grafietelektroden in elektrische boogovens), anodematerialen in lithium-ionbatterijen, droge smeermiddelen en grafietcoatings, en refractaire/keramische onderdelen. In de kernenergie zijn grafietmaterialen gebruikt als moderator in sommige ontwerpen. Daarnaast komen grafiet en koolstofcomposieten voor in koolstofvezelversterkte materialen voor aerospace en andere high-performance toepassingen.

Uitdagingen en veiligheid zijn onder meer oxidatie bij hoge temperaturen in aanwezigheid van lucht, stofvorming tijdens bewerking en de anisotrope mechanische eigenschappen. Gevaar van inhalatie van fijn grafietstof vereist geschikte afzuiging en beschermende maatregelen. Onderzoeksontwikkelingen richten zich op grafietachtige nanostructuren en geavanceerde koolstofcomposieten voor betere prestaties en duurzaamheid.