碳元素构成的物质里面,有非常坚硬的钻石,也有金钢石,这些都是尖端的硬物,应用上只需一点点,就可以让万物俯首称臣,所以人们通常会用金钢钻来形容一个东西硬的比较夸张。
碳无素构成的硬东西多,但软的东西却是比较少的,最常见的就是石墨,石墨真的软吗?那是肯定的,常见的用于生活中的铅笔芯,就是石墨,有的人觉得这个叫铅笔,应该是金属铅才对,但却实不是铅。
在工业上的应用方面,主要是利用石墨的性质来应用的,因为它具有耐高温性,其熔点可发达到3850多摄氏度,沸点大约为4250摄氏度左右,在超高温的电弧灼烧实验下,其质量的变化非常有限,热膨胀系数也是极其的小的。
石墨(注意我们说的石墨都是人造的,石墨也不能是单纯的碳元素形式存在于自然界)的强度会伴随着温度的升高而不断加强的,当温度达到2000摄氏度的时候,石墨的强度可以提高一倍。
导电性及导热性是石墨的另一个特点,甚至比大多数非金属矿物质高出一百倍之多,而且远超钢、铁、铅这些金属材料,导热系数也会随着温度升高而逐渐降低,在极高的温度环境下,石墨会变成绝热体。
石墨能够导电主要是因为石墨在化学上的分子式内部的结构,其中每一个碳原子跟别的碳原子只可以形成三个共价键,每一个碳原子仍然可以继续保留一个自由的电子用于传输电荷,这可是为数不多的非金属导体,有很多导电胶就是利用石墨来做的。
石墨还具有良好的润滑性,其润滑性能的好坏主要取决于石墨鳞片的大小,如果鳞片大,摩擦系数就会小,它们成反比,其润滑性能越好,工业上用于做无油的铜套,为了使其自润滑,会在铜套的侧面打孔,并填入石墨,这样以铜在保证铜套的外部结构,石墨做润滑,简直就是绝配,由此石墨也成为固体润滑里独一无二的存在。
另外,石墨的化学性质也比较稳定性(这只能是相对而言,和惰性气体肯定比不了),在常温下,具备耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀的功能,所以在做表面处理的时候,会选择渗碳处理,有的地方叫碳化处理,可以更好的保证零件的耐磨性,同时又能起到润滑的作用,还能防腐蚀,真是神奇无比。
再一个就是石墨具备一定程度的可塑性,其韧性非常好,可碾磨成很薄的薄片,也可以挤压成各种各样的形状,最终得以应用于一些比如铅笔芯这橛的产品上面,它这种特性能更方和其它材料结合,所以石墨是没有纯纯的本源特质存在的,都是以混合物或化合物的形式存在。
最后就是抗热震性,石墨如果在常温下使用时,完全能经受住温度的剧烈变化而不至于被温度变化的热涨冷缩破坏,温度突然变化的时候,石墨的体积变化很小很小,几乎可以被忽略,所以是不可能产生裂纹的。