نگاهی به کاربرد های کربن در صنایع مختلف

کاربرد های کربن بسیار زیاد می باشد و باید بدانید که این عنصر یکی از عناصر بسیار ساده ولی تاثیر گذار در صنعت بوده که می تواند با یک سری دیگر از فلزات و آلیاژ ها ترکیب شده و خواص های متفاوت مکانیکی و شیمیایی ایجاد نماید. در نظر داشته باشید که کربن با درصد های متفاوتی به کار می رود و این درصد ها می تواند باعث تولید فولاد های سفت و سخت و  یا نرم و. شکل پذیر را تشکیل دهد. در ادامه اطلاعاتی در مورد کاربرد های انواع کربن ها برای تان بررسی می کنیم و ویژگی های این مورد را نیز به شما عزیزان خواهیم گفت.

کاربرد های کربن و ویژگی های آن

کربن شناخته شده ترین عنصر در جدول مندلیف می باشد و از شناخته شده ترین آلیاژ های کربنی می توان به فولاد اشاره داشت و از ترکیب آهن و کربن ساخته شده است. این عنصر دارای نماید c بوده و عدد اتمی این ماده در جدل مندلیف ۶ می باشد. باید بدانید که این عنصر به وفور در طبیعت یافت می شود و می تواند با تشکیل دادن پیوند های قوی با سایر اتم ها و یا حتی با خود ترکیب های آلی و معدنی زیادی را درست کند.

کربن ها دارای ایزوتوپ های متفاوتی می باشد و متداول ترین این موارد در مورد این عنصر الماس و گرافیت می باشد. گرافیت نرم ترین نوع کربن می باشد و ماده ای سیاه رنگ بوده و همچنین دارای ساختار لایه ای می باشد و در مداد ها و روان کننده ها در صنایع هسته ای و متالوژی به کار برده می شود. در مقابل الماس ها سخت ترین ماده جهان می باشند و معمولا در صنعت الکترونیک و پزشکی کاربرد های زیادی دارد. این ماده دارای نقطه ذوب بالایی می باشد. گرافیت نرمی بالایی دارد و می تواند رسانای الکتریسیته باشد و این در حالی خواهد بود که الماس چنین ویژگی را با خود ندارد. در ادامه تمامی کاربرد های کربن را در صنعت برای تان مورد بررسی قرار می دهیم.

کربن در صنعت انرژی

باید در نظر داشته باشید که این ماده به دلیل قابلیت های خاصی که دارد در صنایع انرژی استفاده خواهد شد و باید بدانید که در باتری هایی که تولید می شوند کربن به کار رفته است و معمولا این باتری ها یونی – لیتیومی می باشند و استفاده های زیادی از آن ها خواهد شد. همچنین از این ماده در تهیه سوخت های فسیلی نیز استفاده می شود و عمدتا می توان گفت که نفت و گاز و بنزین از ترکیبات کربنی تهیه می شوند. صنعت انرژی از کربن استفاده ای دیگر نیز دارد و این استفاده در ساخت سلول های خورشیدی می باشد و در این موارد از مواد کربنی استفاده می شود.

کربن برای تولید ماسک

در سال های گذشته که ویروس کرونا شیوع پیدا کرده بود از یک لایه کربن فعال در ماسک ها استفاده می شد تا مانع از ورود ویروس به دهان و بینی افراد گردد و این مورد توانست تا حدودی مانع از گسترش این ویروس گردد.

استفاده از کربن در صنعت مواد

کربن ها دارای ویژگی های خاصی می باشند و باید در نظر داشته باشید که این موارد در صنعت تهیه مواد متفاوتی مورد استفاده قرار خواهد گرفت. اولین و مهم ترین موردی که در آن از کربن استفاده می شود در تهیه کامپوزیت ها می باشد زیرا این موارد بسیار مقاوم بوده و سبک هستند. از کربن ها در مواد سرامیکی و آب بندی نیز استفاده می شود و باید بدانید که کربن به دلیل بالا بودن نقطه ذوبش در مواد سرامیکی نیز کاربرد خواهد داشت. از آن نظر از کربن فعال در مواد آب بند استفاده می شود که توانایی تصفیه آب و گاز را به عنوان جاذب دارد.

استفاده از کربن برای مصارف پزشکی

شاید برای تان جالب باشد که بدانید برخی از تصویر برداری های پزشکی با استفاده از کربن انجام می شود و مواد کنتراست تصویر برداری دارای مقادیری از کربن هستند. از دیگر استفاده های این ماده در صنعت پزشکی می توان به مواد کاشتنی اشاره داشت و باید بدانید که مواد کربن دار در برخی از موارد کاشتنی در پزشکی استفاده خواهد شد.

صنعت متالوژی

صنعت متالوژی در دیگر صنایعی می باشد که از این ماده استفاده می کند و باید بدانید که برای تهیه فولاد از کربن به عنوان عنصر اصلی و شکل دهنده استفاده می شود که به این ماده می تواند استحکام و سختی بالایی بدهد. همچنین از کربن در تهیه چدن نیز استفاده می شود و کربن در این حالت به صورت آزاد با ترکیب های کاربیدی استفاده خواهد شد که به آن قابلیت ماشین کاری را خواهد داد. در یک سری دیگر از آلیاژ ها نیز از این ماده کمک گرفته می شود و این موارد شامل مس، نیکل و آلومینیوم می باشد و استفاده از کربن در این موارد بیش تر به دلیل بهبود خاصیت مکانیکی آن ها خواهد بود.

صنعت شیمی و استفاده از کربن

برای تهیه کاتالیزور ها از کربن استفاده می شود و باید بدانید که این ماده در بسیاری از واکنش ها می تواند باعث خنثی شدن مواد مضر شده و در نهایت از کربن فعال برای این موارد استفاده خواهد شد. همچنین کربن فعال برای جذب و حمل یک سری از موارد متفاوت استفاده می شود.

کاربرد کربن در الکترونیک

در صنعت الکترونیک از کربن به عنوان ماده ای نیمه رسانا استفاده می شود و این مورد در برخی از ترانزیستور ها کاربرد دارد و برخی از نمایشگر های ساخته شده در این صنعت از کربن تهیه می شوند.

ویژگی های کربن

کربن ها عناصری بسیار مهم می باشند و رد تولید آلیاژ ها به کار می روند و باید بدانید که این ماده به ظاهر ساده می تواند باعث بروز سختی و استقامت بالا در مواد تولید شده گردد. این عنصر ها می توانند با تغییرات کریستالی آلیاژ خاصیت مکانیکی و شیمیایی ان ها را به شدت تغییر دهند. از مهم ترین ویژگی هایی که این عنصر با خود به همراه دارد می توان به موارد زیر اشاره داشت :

• تغییرات در ساختار های کریستالی و تغییرات خاصیت های فیزیکی آلیاژ ها
• تشکیل شدن کاربید های مقاوم و مستحکم
• تغییرات عملیات حرارتی و بهبود آن ها
• بالا رفتن استحکام و سختی آلیاژ ها و به صورت کلی تغییر خاصیت مکانیکی آلیاژ

خاصیت های شیمیایی کربن

باید در نظر داشته باشید که هر ماده ای که در جدول مندلیف وجود دارد می تواند دارای خواص فیزیکی و شیمیایی باشد و باید بدانید که این ماده نیز از این قاعده مستثنی نخواهد بود. در ادامه خواص شیمایی این ماده را برای تان مورد بررسی قرار می دهیم.

• کربن دارای عدد اکسایش متفاوتی از -۴ الی + ۴ می باشد و به همین دلیل می تواند باعث تشکیل ترکیب های متنوعی گردد.
• اتم های کربن دارای خواصی هستند که به ان ها این امکان را می دهد تا پیوند های کوالانسی قوی با یک دیگر برقرار نمایند و همین ویژگی به ظاهر ساده باعث می شود تا کربن ها مولکول های بزرگ و گسترده و همچنین پیچیده ای را تشکیل دهند.
• از دیگر ویژگی های شیمیایی این ماده این موضوع اشاره داشت که کربن پایه اصلی ترکیب های آلی می باشد و در ساختار تمامی موجودات زنده نقشی بسیار زیاد با خود به همراه دارد.

ویژگی های فیزیکی کربن

کربن در صنایع بسیار زیادی استفاده می شود از این رو بهتر است اطلاعاتی در مورد ویژگی های فیزیکی این ماده نیز داشته باشید و این ویژگی ها عبارت اند از :

• داشتن حالت های فیزیکی متفاوت
• چگالی کربن بسته به شکل آن متفاوت است و برای مثال گرافیت دارای چگالی کم و الماس دارای چگالی بسیار بالایی می باشد.
• این ماده دارای نقطه ذوب و جوش بالایی است و برای همین نسبت به حرارت بسیار مقاوم خواهد بود.
• برای هدایت الکتریسیته در کربن باز هم شکل آن مهم می باشد و برای مثال الماس نارسانا بوده ولی گرافیت رسانای خوبی می باشد.
• میزان سختی این ماده به شکلی که دارد بستگی دارد و باید بدانید که الماس سختی بالا تری را نسبت به گرافیت دارد.

همچنین باید در نظر بگیرید که کربن یکی از مهم ترین عناصر موجود در صنعت فولاد خواهد بود و متخصص ها با کنترل میزان کربن می توانند آلیاژ های فولادی با خاصیت های شیمایی و فیزیکی متفاوتی را بسازند تا پاسخگو نیاز ها  صنایع خودروسازی و ساخت و ساز باشند.

منبع : آرگا