مواد کربنی

امروزه و با پیشرفت تکنولوژی، انسان‌ها سعی می‌کنند از تمام عناصر موجود برای تسهیل زندگی خود استفاده کنند. یکی از مواد پرکاربرد و مهم در تولید بسیاری از صنایع، مواد کربنی هستند. کربن عنصری شیمیایی است که با عدد اتمی 6 و نماد شیمیایی C مشخص می‌شود و در طبقه عناصر غیر فلزی قرار می‌گیرد. ما در این مقاله سعی داریم با معرفی کربن و ویژگی‌های آن به میزان اهمیت کربن بپردازیم؛ پس تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید.

مواد کربنی چیست؟

کربن یک عنصر شیمیایی است با علامت C، که با داشتن ظرفیت 4 و عدد جرمی 12 شناخته می‌شود. کربن به عنوان یکی از فراوان‌ترین عناصر شیمیایی در کره‌زمین است و همین دلیل سبب تولید ترکیبات آلی گوناگون می‌شود. این عنصر در تمام انواع موجودات شناخته شده در زمین وجود دارد به همین دلیل رتبه پانزدهم را در میان سایر عناصر کسب کرده است.

این عنصر با ارزش باعث ساخت و تولید مواد گوناگون مختلفی شده است و به نوعی بدون این ماده نمی‌توان زندگی کرد. از این ماده شیمیایی امروزه در طیف گسترده‌ای از صنایع استفاده می‌شود و به علت داشتن خاصیت جذب و آمیخته شدن با سایر عناصر، نقش مهمی در تولید مواد اولیه و خام دارد.

انواع مواد کربنی

بهتر است بدانید که همه الکترودها از مواد کربنی ساخته شده‌اند و در بسیاری از مراکز صنعتی و شیمیایی از این ماده برای تولید محصولات مختلفی استفاده می‌کنند. کربن به دلیل داشتن خاصیت الکتریکی بالا، قدرت رسانایی امواج برق زیاد، محکم بودن و داشتن تراکم کم باعث تولید محصولات مقاوم و باکیفیتی شده و به عنوان یکی از عامل‌های رشد علم و فناوری شناخته می‌شود. ما در ادامه به معرفی و توضیح هر کدام از محصولات تولید شده از ماده کربن، به صورت جداگانه می‌پردازیم.

مواد تولید شده از کربن در مراکز صنعتی و شیمیایی شامل موارد زیر می‌شود.

الکترودهای کربنی
انواع مختلفی از مواد شیمیایی نسوز و مقاوم در برابر گرما
انواع مختلفی از مواد مقاوم در برابر ترکیبات شیمیایی
ذغال الکتریکی
انواع مختلفی از مواد ضد اصطکاک
انواع گوناگونی از بلوک‌ها و قطعات گرافیت
خمیرهای کربن
انواع مختلفی از الیاف پلاستیکی کربنی
نانو مواد کربن

الکترود کربنی

یکی دیگر از انواع مواد کربنی، الکترودها هستند که به طور کلی برای انتقال امواج الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در واقع بدون این الکترودها جریان الکتریکی مورد نیاز دستگاه‌های فشار قوی تامین نمی‌شود. از دستگاه‌های انرژی قوی می‌توان به دستگاه‌های برق‌کاو، انواع گسترده‌ای از کوره‌های برقی و قوس‌های الکتریکی اشاره کرد. بیشترین موارد استفاده از الکترود کربنی به طور کلی در صنایع‌های مادر از جمله صنایع آلومینیوم، صنایع شیمیایی و فولادسازی است.

انواع مختلفی از مواد شیمیایی نسوز و مقاوم در برابر گرما

کوره‌ها یکی از ابزار لازم و بسیار مهم در تولیدات محصولات مختلف هستند و به دلیل ایجاد دمایی بیش از 2000 درجه نیاز به مقاومت بالایی نیز در برابر شدت گرما دارند. یکی از کاربردهای دیگر استفاده از کربن در آسترسازی انتهای کوره‌ها است. از کربن به دلیل داشتن ویژگی حجم کم در انواع مختلفی از کوره‌ها از جمله کوره برقی استفاده می‌کنند تا کوره در بلند مدت ترک نخورد و یا دچار نشت گرما نشود.

انواع مختلفی از مواد مقاوم در برابر ترکیبات شیمیایی

گرافیت یکی از محصولاتی است که از مواد کربنی ساخته می‌شود و مقاومت بسیار بالایی در برابر ترکیبات شیمیایی دارد. گرافیت به دلیل داشتن مقاومت در برابر خوردگی، انتقال حرارت بالا و منبسط شدن در حرارت کم بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. بسیاری از صنایع جهت تقویت گرافیت کربنی از انواع مختلف چگالنده‌ها برای تولید اسید کلریدریک، هیپو کلریت سدیم و اسید استیک استفاده کرده تا این مواد بر خاصیت گرافیت اضافه کنند.

ذغال الکتریکی و مواد کربنی

یکی دیگر از انواع محصولات کربنی ذغال الکتریکی است. ذغال الکتریکی به دلیل کوچک بودنشان کاربردهای وسیعی در صنایع دارند. از این محصول کربنی در انواع مختلفی از برس الکتریکی، کوره‌های گرافیت و ساخت پودر آهن‌ربایی استفاده می‌کنند.

خمیرهای کربنی

از دیگر انواع کربن می‌توان به خمیرهای کربنی اشاره کرد. از این خمیرها بیشتر به عنوان کاتد در تولید صنایع سلول‌های خورشیدی مونولیتی و تولید الکترودهای لازم جهت رسانایی در سلول‌های خورشیدی می‌توان استفاده کرد.

نانو مواد کربنی

نانو مواد کربنی، شامل دو دسته نانو لوله‌های کربنی و نانو لوله‌های گرافن می‌شوند که دارای خاصیت منحصر به فردی در زمینه‌های نیروی مکانیکی، الکتریکی، حرارتی و نوری هستند.

کاربردهای مواد کربنی

همانطور که گفته شد کربن بخش مهمی از تولیدات را در برمی‌گیرد و در صنایع مختلفی از آن‌ها استفاده می‌شود. یکی دیگر از موارد استفاده از مواد تولید شده کربنی در صنایع پتروشیمی بوده که جهت تولید بنزین، گازوئیل و نفت سفید از این عنصر کمک می‌گیرند. علاوه بر این موارد کربن به دلیل داشتن کاربردهای وسیع در اقتصاد نیز اثرگذار است و تولید کنندگان با ساخت فرم هیدروکربنی به زندگی روزمره انسان‌ها کمک می‌کنند. از انواع فرم‌های هیدروکربنی می‌توان به سوخت فسیلی، گاز متان و نفت خام اشاره کرد.

همچنین کربن به دلیل تبدیل‌پذیری بالا به سایر مواد، باعث تولید انواع مختلفی از پلاستیک‌ها می‌شود. تبدیل‌پذیری یکی از ویژگی‌های بسیار مفید در مواد کربنی است و سبب شده است تا کربن هم به عنوان ماده‌ای رسانا و شکل تبدیل شده آن، به عنوان غیر رسانا مورد استفاده قرار بگیرد.

کاربردهای دیگر مواد کربنی

از دیگر کاربردهای مواد کربنی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
استفاده در صنایع جواهر سازی جهت تزیین الماس‌ها
صنایع فولاد سازی برای تولید فولاد
استفاده در تولید انواع رنگ سیاه برای جوهر، رنگ روغن، کاغذهای کاربنی، رنگ بدنه خودرو، مرکب‌های هندی و جوهر چاپگر لیزری
استفاده به عنوان افزودنی‌‌های پلیمری برای استفاده در ساخت انواع لاستیک و به طور کلی تمام ترکیبات پلاستیکی
جهت تولید کربن اکتیو در محصولات فیلتردار استفاده می‌شود. از انواع محصولات فیلتر دار می‌توان به ماسک‌های گازی، فیلترهای آب، هود آشپزخانه، جذب زهرابه در پزشکی، جذب سموم یا گازهای دستگاه گوارش اشاره کرد.