（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/三水）由于膨脹石墨不僅保留了天然石墨的耐高溫、耐腐蝕、耐輻射、導(dǎo)電性等優(yōu)良性質(zhì)，而且還具有許多特有的優(yōu)良性能，例如柔軟性、回彈性、自粘性、不滲透性、吸附性和低密度等特性，所以在石油、化工、原子能、電力，制藥等方面的應(yīng)用尤為廣泛。隨著科技進(jìn)步和高科技的開發(fā)，膨脹石墨這種新的工程材料，在高速、耐腐蝕、耐磨和節(jié)能等高新領(lǐng)域中，逐步取代了某些金屬材料和有機合成材料。
1、環(huán)保領(lǐng)域
膨脹石墨有疏水性和親油性,可以在水中有選擇性地除去非水性的溶液,如從海上、河流、湖泊中除去浮油。膨脹石墨在吸油時能形成一定的纏繞空間,可儲存遠(yuǎn)大于其總孔容的油類物質(zhì)。吸附大量油后可集結(jié)成塊,浮在液面,便于收集,并可再生處理,循環(huán)使用。由于膨脹石墨基本由純碳組成,無毒和具有化學(xué)惰性,所以在水中不會造成二次污染。此外,膨脹石墨還可用于工業(yè)廢水乳狀液除油以及除去可溶于油的物質(zhì),如農(nóng)藥等,并對許多其他有機或無機有害成分有良好的吸附效果。除了可在液相中進(jìn)行選擇性吸附,膨脹石墨對工業(yè)廢氣及汽車尾氣所產(chǎn)生的大氣污染主要成分如SOx和NOx也有一定的脫除效果。
王魯寧等將膨脹石墨用于處理毛紡廠印染廢水，靜態(tài)條件下，廢水中化學(xué)需氧量（COD）的平均去除率達(dá)到了40%，色度平均降低40%。現(xiàn)場應(yīng)用時，廢水中COD的平均去除率達(dá)到20%，色度平均降低20%?，F(xiàn)場實驗表明，膨脹石墨在毛紡印染廢水的處理中有其獨特的應(yīng)用前景。
劉成寶等以膨脹石墨為吸附劑自制吸附柱作為污水處理裝置, 結(jié)果表明水流速度控制在70L/h,填充密度控制在9g/L,吸附流程控制在2m時,既能達(dá)到油田污水的回注標(biāo)準(zhǔn),又能滿足經(jīng)濟性要求。
2、密封材料
膨脹石墨可后處理成柔性石墨作為密封材料使用。與傳統(tǒng)密封材料(如石棉、橡膠、纖維素及其復(fù)合材料)相比,柔性石墨可用溫度范圍較寬,在空氣中可用范圍在-200℃-450℃,在真空或還原性氣氛中可到3000℃,且熱膨脹系數(shù)小,在低溫下不發(fā)脆、不炸裂,在高溫下不軟化、不蠕變,因而被冠以“密封王”的美譽,目前已廣泛應(yīng)用于石油化工、機械、冶金、原子能等行業(yè)。
3、生物醫(yī)學(xué)
膨脹石墨有良好的生物相容性、無毒、無味、無副作用等特點,是一類非常重要的生物醫(yī)學(xué)材料。
沈萬慈等對膨脹石墨作為醫(yī)用敷料對模擬體液的吸附吸收性能、對微生物(細(xì)菌)的吸附抑制性能等方面的進(jìn)行考察,結(jié)果表明，膨脹石墨對模擬體液的吸附吸收量明顯高于對水和NaCl溶液的數(shù)值,且明顯高于普通脫脂紗布和不粘紗布的數(shù)值；對人體血漿的接觸角數(shù)值接近90°,說明膨脹石墨作敷料時對創(chuàng)面的粘性較小,有利于敷料的更換和減小患者更換敷料時的痛苦；對六種細(xì)菌在固相接觸狀態(tài)時有吸附效果,有抑菌環(huán)出現(xiàn),且對細(xì)菌種類無針對性,說明抑菌效果主要來自于物理吸附作用?；趦?yōu)良的吸附引流性能、透氣透水性能、與創(chuàng)面較小的粘連性能、不染黑創(chuàng)面的性能和對多種細(xì)菌的吸附抑制性能,膨脹石墨復(fù)合材料可作為性能優(yōu)良的創(chuàng)面外用敷料,可以替代常規(guī)的紗布敷料,用于燒傷等創(chuàng)面效果很好。
4、高能電池材料
在可充鋅錳電池的鋅陽極中添加膨脹石墨可以減小鋅陽極充電時的極化,增強電極及電解液導(dǎo)電性,抑制枝晶形成,并能提供良好的成型特性,抑制陽極溶解和變形,延長電池壽命。另外鋰可以通過氣、液、固態(tài)及鋰鹽電解法與石墨形成GICs,這種GICs具有較低的電極電位和良好的嵌脫可逆性。
吳娟以自制的膨脹石墨改性活性炭/聚四氟乙烯復(fù)合物電極作為陰極,Ti/IrO2/RuO2作為陽極,Na2SO4溶液為電解質(zhì),在棉布隔膜電解體系中對4-氯酚的降解效果進(jìn)行研究。結(jié)果表明：膨脹石墨的添加量為碳材料的20%,聚四氟乙烯與碳材料的比例為1：4的電極在電流密度為39mA/cm2,電解質(zhì)濃度為0.05mol/L,4-氯酚初始濃度為100mg/L,初始pH為11,電極間距為4cm時,膨脹石墨改性復(fù)合物電極作為陰極對陰極室內(nèi)4-氯酚的降解效果最好,電解120mmin時4-氯酚的降解率高達(dá)98.7%。
5、相變儲熱材料
相變儲熱材料的導(dǎo)熱性能不好,換熱性能差,影響其儲能和釋能效率。同時復(fù)合相變材料中多孔介質(zhì)的孔隙率較小,內(nèi)含相變材料少,導(dǎo)致其儲能量低,這些缺點都限制了該材料的應(yīng)用和發(fā)展。膨脹石墨豐富的孔隙結(jié)構(gòu)、高導(dǎo)熱性能，可以很好的彌補這些缺陷。
張正國等直接將膨脹石墨吸附石蠟,制備出了粉末狀的石蠟/膨脹石墨復(fù)合相變儲熱材料,并對石蠟/膨脹石墨復(fù)合相變儲熱材料的儲、放熱性能進(jìn)行了實驗研究。實驗結(jié)果表明,當(dāng)石蠟質(zhì)量含量為85.6%時,復(fù)合相變儲熱材料的儲、放熱時間分別比石蠟縮短了27.4%和56.4%,且復(fù)合相變儲熱材料具有很好的循環(huán)性能熱穩(wěn)定性。
趙建國等利用膨脹石墨孔隙結(jié)構(gòu)的吸附性能,制備了聚乙二醇/膨脹石墨相變儲能復(fù)合材料,用差示掃描熱量法研究了材料的熱性能。結(jié)果表明復(fù)合材料的相變溫度不隨聚乙二醇含量的改變而變化,材料的相變潛熱隨著聚乙二醇含量的增加而增加。復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能隨著聚乙二醇含量的增加而減小。膨脹石墨的多孔結(jié)構(gòu)對聚乙二醇有很好的吸附性能,聚乙二醇在固-液相變時,未見有液態(tài)聚乙二醇的滲出。
6、防火安全材料
國外已于機艙座椅的夾層中添加部分可膨脹石墨,或?qū)⑵渲瞥煞阑鹈芊鈼l、防火堵料、阻火圈等,一旦起火迅速膨脹,堵塞火災(zāi)蔓延通道,達(dá)到滅火目的。此外,將可膨脹石墨的細(xì)顆粒加入到普通涂料中,可制得效果較好的阻燃防靜電涂料。
蔡曉霞等對聚磷酸銨(APP)和膨脹石墨(EG)協(xié)同阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)及其阻燃機理進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,APP和EG對EVA具有良好的協(xié)同阻燃效果。
7、其他
膨脹石墨板材具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能,電熱轉(zhuǎn)換率97%以上,且能產(chǎn)生遠(yuǎn)紅外線,是一種新型發(fā)熱材料。膨脹石墨粉碎成微粉,對紅外波有很強的散射吸收特性,是很好的紅外屏蔽(隱身)材料。將可膨脹石墨制成煙火藥,瞬間爆炸形成膨脹石墨并分散在預(yù)定空域形成氣溶膠干擾云團(tuán)煙幕劑。此外,膨脹石墨還可用作隔熱保溫、隔音材料、電磁屏蔽元件、催化材料。
任慧等制備了摻雜磁性粒子的膨脹石墨，鐵氧化物沉積在膨脹石墨表層,隨著二茂鐵投入量的增大,膨脹石墨磁性能提高越明顯,在0 A/m-7.958×105A/m磁場強度下測得其平均磁化強度≥8emu/g,在軍用毫米波雷達(dá)頻段的衰減率最高可達(dá)-10dB,質(zhì)量消光系數(shù)大于1.0g/m2,遮蔽效果優(yōu)于現(xiàn)役毫米波干擾劑，是一種高效可靠的新型雷達(dá)遮蔽劑,在電子對抗領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
黃綿峰等制備了膨脹石墨負(fù)載TiO2光催化材料，TiO2以納米顆粒的形式附著在膨脹石墨薄片的表面，膨脹石墨疏松多孔的特殊蠕蟲狀結(jié)構(gòu)，為TiO2提供高濃度的三維降解環(huán)境。該材料為漂浮型光催化劑，易于回收處理和再利用，在多次重復(fù)使用后，催化劑并沒有明顯的失活現(xiàn)象，仍表現(xiàn)出高的光催化效果。 |
