碳材料论文(碳材料的介绍)
1. 碳材料的介绍
碳”是化学元素c的中文名称，左旁“石”字表明碳是一种非金属元素，碳代表原子序数为6的一类原子。由碳元素组成的单质有非晶态碳，石墨、金刚石等同素异形体，而由碳元素组成的化合物则为数极多，最简单的如一氧化碳、二氧化碳等无机化合物，而有机化合物则都含碳元素。所以，“碳”是一个与化学的“元素”密切相关的概念，是20世纪初西方近代化学传入我国创造出来并流行的。
“炭”是概括的工业性名词,我国用炭这个字已有两千多年的历史，如木炭、煤炭和焦炭等。炭是化学成分不纯，随着原料及制备工艺和条件不同而形成的无恒定组成及性质的含碳物质。木炭随所用木料及烧制工艺和条件的不同，其化学组成和性质也不同。煤炭有不同种类，其成分及性质也有所不同。焦炭由于配煤及工艺的不同，所含杂质和性质也经常变化。
2. 碳材料的用途
木炭有以下用途：
1. 冶金工业以前木炭就用来冶炼铁矿石，木炭与焦炭熔炼的生铁，即使化学组成相同，其结构与机械性质仍不相同。
木炭冶炼的生铁一般具有细粒结构，铸件紧密，没有裂纹的特点，用木炭生产的生铁含杂质少，适于生产优质钢。
由于木炭具有还原性，所以在冶金工业可以用来还原矿石冶炼金属。
在有色金属生产中，木炭常用作表面助熔剂，当有色金属熔融时，表面助熔剂在熔融金属表面形成保护层，使金属与气体介质分开，既可减少熔融金属的飞溅损失，又可降低熔融物中气体的饱和度。
大量木炭还用于结晶硅生产，生产结晶硅用的木炭不应含有生炭头和过多的灰分。
2. 渗碳剂的制造凡是要求表面具有较高的硬度和耐磨性，而中心具有良好韧性的所有钢制品都要进行渗碳。
用来对钢制品进行渗碳作用的含碳混合物称为渗碳剂。
单纯木炭的渗碳效果较差。因此常用木炭作为原料，再加入一定数量的接触剂，制成渗碳剂。
3. 二硫化碳生产木炭是制造二硫化碳的最好原料，用来制造二硫化碳的木炭，应当是坚硬、容积重大、灰分和水分含量小，固定碳含量高。
生产1吨二硫化碳约需0.5吨的木炭。
4. 木炭砖的压制碎木炭运输很不方便，而且用途也受到限制，用压制木炭砖的方法能使价值很小的碎木炭变成优质燃料。
木炭砖具有吸湿性和吸水性小、比重大和热值高的优点，而且在使用过程有很高的机械强度。
煅烧过的木炭砖在燃烧时无烟，不产生炭尘。
木炭砖可用于冶金、移动式气化炉等。
5.木炭干燥剂是由数种天然矿物组成，外观为灰白色小球。
它无毒无害，是可降解的环保型干燥剂。吸湿率达50%以上。
6.医用价值木炭可治以下诸病：
1）误吞金、银、铜、铁入腹。用炭烧红，趁热捶成细末，煎汤喝下。
如无效，便刮取炭末三钱，井水调服，无效再吃，终能把误吞之物排出。
2）咽头突然作梗。
用木炭末和蜜做成丸子，分次含着并喝下。
3）白虎风病（骨节象被什么东西咬碎似的，痛的地方，游走不定）。
用炭灰五升、蚯蚓屎一升、红花七捻（一捻，是两个指头捏到的），合起来熬，熬后，用醋拌过，以旧布包好，趁热熨痛处。
4）肠风下血。
用紧炭三钱、枳壳烧灰五钱，共研为末，每服三钱，五更时服，米汤送下，天明再服一次，当天见效。忌食油腻。
5）汤火灼伤。
用炭末和香油调涂。
6）白癞头疮。
用木炭烧红，投入开水中，温洗有效。
3. 碳材料简介
碳基材料
碳基材料以其结构多样、表面化学性质丰富、可调控性强、优异的电输运及力学特性等优点，成为使用最为广泛的储能材料之一。近年来，立足于碳材料，储能产业正在蓄势待发，乘风破浪。
碳基储能材料——石墨烯
薄层石墨烯具有超大的比表面积，是目前世界上最薄但也是最坚韧的纳米导电材料，是真正的表面性固体。
● 导电性
在室温下石墨烯传递电子的速率比普通的导电材料快得多。在作为活性材料抑或作为导电添加剂，它的机理研究从未停止，将石墨烯基材料应用到超级电容器和锂硫电池，用作阳极材料或阴极材料。锂离子电池中的常规石墨阳极由于锂离子扩散缓慢而无法提供高功率密度。石墨烯具有高电导率，大的比表面积和机械强度，因此是锂离子电池阳极的有前途的材料。
碳基储能材料——碳纳米管
碳纳米管导电浆料市场销量将保持高增长趋势，成为锂电池导电剂领域中成长性最高的种类。
● 导电剂
碳纳米管优良的导电性和较大的长径决定了其很适合用作锂离子电极材料导电剂。相比较于传统导电剂，碳纳米管作为导电剂可以构造线性接触，相较于传统的点对点的导电剂提高了电子传输的能力。在电池中减少了导电剂和粘结剂的用量，从而提高了锂电池的能量密度，并且循环寿命得到了提高。
碳基储能材料——石墨炔
石墨炔是二维平面上存在四种碳—碳键，负极材料具有改进的锂存储位置。
● 电负性
石墨炔sp碳位点均匀分布可以为整个二维平面内金属原子的存储提供足够的空间。与传统电极材料相比，石墨炔基碳的高膨胀率和低膨胀系数是目前尚未充分研究的两个优点，这些特性可能是解决电极膨胀导致电池失效的有效方法。
碳基储能材料——碳纤维材料
碳纤维不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。
● 强度高 耐腐蚀 高模量
碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。质子交换膜燃料电池中扩散层，主要使用的是碳纤维纸、碳纤维布和碳纤维毡等。它也是纤维增强复合材料风电叶片的主要纤维材料。研究表明，碳纤维可以作为电池电极，直接储存能量。这为电池形态提供了新的可能，未来碳纤维车身可以作为能源系统的一部分。
4. 碳材料主要具有哪些基本性质?
“碳”是化学元素C的中文名称，左旁“石”字表明碳是一种非金属元素，是核电荷为6的一类原子的总称；“碳”具有广泛、概括的含义，主要用于描述元素的名称或说明物质的组成中含有碳元素等。如“碳酸钠”、“二氧化碳”中的“碳”就是用来说明碳酸或二氧化碳这种物质组成中含有碳元素。因此，“碳”是一个与“元素”密切相关的概念。它是20世纪初西方近代化学传入我国后才创造出来并流行的。
“炭”是概括的工业性名词，我国用炭这个字已有两千多年的历史，如木炭、煤炭等。炭是化学成分不纯，随着原料及制备工艺和条件不同而形成的无恒定组成及性质的含碳物质。“炭”通常指的是具体物质，使用范围较小，仅在书写少数含碳元素，尤其是几种无定形碳才使用，如木炭、焦炭、活性炭、炭黑等。但这些含碳物质常常含有杂质，因此“碳”比“炭”的使用范围要广得多。
5. 碳材料有哪些
炭和石墨材料是以碳元素为主的非金属固体材料。
其中炭材料基本上由非石墨质碳组成的材料，而石墨材料则是基本上由石墨质碳组成的材料。不仅是石墨，同时也包含金刚石、富勒烯、卡宾所有的含碳材料都称为碳素材料。
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