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炭素製品的發展史和概況-冈本视频在线观看石墨

炭素的發展概況

人類對炭的利用是與人類的進化發展同步的,遠古時代人類發現和利用火就開始使用炭(木)丁。在我國、《前漢地理誌》就有記載“豫章郡出石可燃為薪,稱為石炭(即煤);史記《四九竇太後傳》中有記述挖煤說明當時就已利用煤作為燃料了,木炭與煤在陶器、銅器時代就已廣泛應用了。作為炭素製品,明代宋應星著的《天工開物》(1637年)已記載用炭(石墨)與黏土製作坩堝,這就是初級炭素製品。

有資料將炭的應用劃分為如下幾個階段:木炭時代(~1712年)、煤炭時代(1713~1866年)、炭素製品的搖籃時代(1867~1895年)、炭素製品的工業化時代(1896~1945年)、炭素製品的發展時代(1946~1985年、新型炭時代(1986~)。這種劃分基本上概括了炭素的發展進程,但在時間上不一定確切如煤的應用,我國在1713年之前很久就應用了,並已製作出炭(石墨)黏土坩堝。

公元1713年,A. Derby發明了用煤生產焦炭開始利用冶金焦煉鐵,炭作為工業化生產與應用才真正開始。

1800年,英國科學家戴維(H.Davy)用木炭片作為弧光電極,接著將木炭壓碎與煤焦油混合、成型、再經焙燒而成為最初的炭電極。

1842年,R. Bunsen采用木炭與甑炭經煆燒後粉碎、篩分、按比例將炭骨料粉末與黏結劑混合,再利用模具壓製成型,然後將壓製坯用焦粉覆蓋好隔絕空氣,緩慢加熱焙燒,焙燒後通過機械加工而製成炭電極,這就是現代炭素製品的雛形。現在的常規炭素製品的生產工藝中基本上保留了這種生產方法。此後,致密的電極、煉鐵高爐用天然石墨內襯炭板等相繼開發出來。1867年,w. Siemens發明了電動機,標誌著電氣時代的到來,也使炭素製品被廣泛開發,如弧光炭電極、煉鋼電極、電解食鹽炭陽極、電機用電刷等初級炭素製品。

1886年, Heroult和C.hall發明了電解鋁,生產中使用了陽極糊和炭陽極,此後,在黃磷、矽鐵、碳化鈣(電石)生產中都使用了炭陽極。

1896年,艾其遜(E.g. Acheson)研製出人造石墨電極,使炭素製品從炭質轉變為石墨質,炭素製品進入工業化時代。此後,受電弓炭滑板、電解用石墨板、石墨電刷、不透性石墨相繼製成。特別是1942年費米(E. Fermi)成了原子能反應堆用的高純核石墨。20世紀40年代以後,隨著工業的大發展,新技術新工藝的不斷湧現,使炭素製品的生產規模不斷擴大,新用途不斷出現,因而促使開發出許多炭素新材料、新產品新炭材料如炭纖維及其複合材料,核石墨、熱解石墨、玻璃炭、不透性石墨、多孔炭等。新產品如冶金機械用石墨模具、煉鐵、高爐及其他冶煉爐用炭磚、石墨熱交換器、石墨軸承與密封環、高溫爐發熱體與舟皿、VHP電極燃料電池雙極板、電火花加工電極、火箭石墨鼻錐與喉襯等。特別是 Mesophase Carbon小球體、富勒烯(Fullerren)C(1985年)及碳納米管(1991年)、石墨烯(2004年)等的發現,使炭素材料進入新型炭時代。

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