Ahoj! Ako dodávateľ grafitových skrutiek sa ma často pýtajú, ako sa títo grafitoví chlapi stavajú proti kovovým skrutkám, pokiaľ ide o vodivosť. Poďme sa teda ponoriť a porozprávať sa o tom.
Po prvé, poďme pochopiť, o čom je vodivosť. Vodivosť je v podstate to, ako dobre môže materiál prenášať elektrický prúd. Kovy sú známe tým, že sú skvelými dirigentmi. Spomeňte si na meď a hliník, ktoré sa používajú vo všetkých druhoch elektrických rozvodov. Majú celý rad voľných elektrónov, ktoré sa môžu ľahko pohybovať a umožňujú, aby cez ne prúdila elektrina s malým odporom.
Grafit je na druhej strane formou uhlíka. Má jedinečnú štruktúru, kde sú atómy uhlíka usporiadané vo vrstvách. V týchto vrstvách sú delokalizované elektróny, ktoré sa môžu pohybovať v rovine vrstiev. To dáva grafitu určitú úroveň elektrickej vodivosti, ale je to trochu odlišné od kovov.
Mechanizmy vodivosti
V kovoch je vodivosť spôsobená morom voľných elektrónov. Tieto elektróny nie sú viazané na žiadny konkrétny atóm a môžu sa voľne pohybovať v celej kovovej mriežke. Keď je aplikované napätie, tieto elektróny sa začnú pohybovať koordinovaným spôsobom a vytvárajú elektrický prúd. Je to ako super-diaľnica pre elektróny, ktoré sa dokážu rozbehnúť naozaj rýchlo.
Vodivosť grafitu je viac dvojrozmerná. Delokalizované elektróny sa môžu ľahko pohybovať vo vrstvách atómov uhlíka, ale ťažšie sa pohybujú medzi vrstvami. Takže je to niečo ako séria jednosmerných ulíc pre elektróny. Môžu sa dobre pohybovať jedným smerom (v rámci vrstvy), ale je trochu problém prejsť na ďalšiu vrstvu.
Porovnanie hodnôt vodivosti
Keď sa pozrieme na čísla, kovy majú vo všeobecnosti oveľa vyššiu elektrickú vodivosť ako grafit. Napríklad meď má elektrickú vodivosť približne 5,96 × 10⁷ S/m pri izbovej teplote. Hliník je tiež celkom dobrý, s vodivosťou asi 3,77 × 10⁷ S/m.
Na druhej strane grafit má vodivosť, ktorá sa môže meniť v závislosti od jeho čistoty a štruktúry. Ale typicky je jeho vodivosť v rozsahu 104 - 105 S/m. To je výrazne menej ako kovy. Ak teda hľadáte materiál na prenášanie veľkého množstva elektrického prúdu s minimálnym odporom, kovy sú tou správnou cestou.
Aplikácie založené na vodivosti
Avšak to, že grafit má nižšiu vodivosť, neznamená, že nie je užitočný. V skutočnosti existujú niektoré aplikácie, kde sú grafitové skrutky lepšou voľbou ako kovové skrutky.
Jedna oblasť je v prostredí s vysokou teplotou. Kovy môžu pri vysokých teplotách začať strácať svoju vodivosť a mechanické vlastnosti. Môžu sa roztaviť alebo oxidovať, čo môže spôsobiť problémy. Grafit má na druhej strane výbornú tepelnú stabilitu. Dokáže odolávať veľmi vysokým teplotám bez roztavenia a jeho vodivosť sa v určitom teplotnom rozsahu príliš nemení. Takže v aplikáciách akoGrafitový ohrievač, grafitové skrutky možno použiť na držanie komponentov pohromade, pričom stále umožňujú určitú elektrickú vodivosť.
Ďalšou výhodou grafitu je jeho chemická odolnosť. Kovy môžu reagovať s určitými chemikáliami, ktoré ich môžu korodovať a znižovať ich vodivosť. Grafit je oveľa odolnejší voči chemickému napadnutiu. Takže v závodoch na chemické spracovanie alebo v iných prostrediach, kde sú korozívne látky, môžu byť grafitové skrutky spoľahlivou voľbou.
Grafit má tiež nižší koeficient trenia v porovnaní s kovmi. To môže byť užitočné v aplikáciách, kde nechcete, aby sa skrutky zadrhovali alebo kde potrebujete, aby sa plynulo otáčali. Napríklad v niektorých presných prístrojoch je možné použiť grafitové skrutky na nastavenie komponentov bez toho, aby spôsobovali nadmerné opotrebovanie.
Cena a dostupnosť
Náklady sú ďalším faktorom, ktorý treba zvážiť. Kovy ako meď a hliník sú široko dostupné a relatívne lacné. Používajú sa v hromadne vyrábaných elektrických výrobkoch a náklady na výrobu kovových skrutiek sú vo všeobecnosti nízke.
Na druhej strane grafit môže byť drahší na výrobu. Proces výroby vysokokvalitných grafitových skrutiek vyžaduje špeciálne vybavenie a techniky. V aplikáciách, kde sú potrebné jedinečné vlastnosti grafitu, sa však dodatočné náklady môžu vyplatiť.
Ďalšie úvahy
Pokiaľ ide o mechanickú pevnosť, kovy majú zvyčajne navrch. Kovové skrutky sú vo všeobecnosti pevnejšie a vydržia vyššiu úroveň namáhania. Grafitové skrutky sú krehkejšie a pri použití príliš veľkej sily sa môžu zlomiť. Takže v aplikáciách, kde skrutky potrebujú niesť veľkú váhu alebo odolávať vysokým úrovniam krútiaceho momentu, sa zvyčajne uprednostňujú kovové skrutky.
Z hľadiska magnetických vlastností môžu byť kovy magnetické, čo môže byť problém v niektorých aplikáciách, kde je potrebné zabrániť magnetickému rušeniu. Grafit je nemagnetický, takže ho možno použiť v citlivých elektronických zariadeniach, kde by magnetické polia mohli spôsobiť problémy.
Záver
Aby som to zhrnul, kovové skrutky sú skvelé pre aplikácie, ktoré vyžadujú vysokú elektrickú vodivosť, vysokú mechanickú pevnosť a nízke náklady. Sú tou správnou voľbou pre väčšinu štandardných elektrických a mechanických aplikácií.
Grafitové skrutky na druhej strane majú svoj vlastný výklenok. Sú ideálne pre vysokoteplotné, chemicky - korozívne prostredie a aplikácie, kde sú dôležité nemagnetické vlastnosti a nízke trenie. Možno nie sú také vodivé ako kovy, ale ich jedinečná kombinácia vlastností ich robí v určitých situáciách nepostrádateľnými.
Ak hľadáte grafitové skrutky a chcete sa dozvedieť viac o tom, ako môžu zapadnúť do vašej konkrétnej aplikácie, neváhajte a oslovte. Sme tu, aby sme vám pomohli nájsť správne riešenie pre vaše potreby. Či už je to pre aGrafitový saggeralebo aGrafitová krabička, máme odborné znalosti, ktoré vás prevedú výberovým procesom.
Referencie
- „Úvod do fyziky pevných látok“ od Charlesa Kittela
- "Materiálová veda a inžinierstvo: Úvod" od Williama D. Callistera, Jr. a Davida G. Rethwischa