גרפיט מורחב וחומר מעכב בעירה

כחומר פחמן פונקציונלי חדש, גרפיט מורחב (EG) הוא חומר דמוי תולעת רופף ונקבובי המתקבל מפתיתי גרפיט טבעי על ידי שילוב, כביסה, ייבוש והתרחבות בטמפרטורה גבוהה.EG בנוסף לתכונות המצוינות של הגרפיט הטבעי עצמו, כגון עמידות בפני קור וחום, עמידות בפני קורוזיה ושימון עצמי, יש לו גם מאפיינים של רכות, עמידות דחיסה, ספיחה, תיאום סביבה אקולוגית, תאימות ביולוגית ועמידות לקרינה שגרפיט טבעי. אין.כבר בתחילת שנות ה-60 גילה ברודי את הגרפיט המורחב על ידי חימום גרפיט טבעי עם ריאגנטים כימיים כמו חומצה גופרתית וחומצה חנקתית, אך היישום שלו החל רק כמאה שנים לאחר מכן.מאז, מדינות רבות השיקו את המחקר והפיתוח של גרפיט מורחב, ועשו פריצות דרך מדעיות גדולות.

גרפיט מורחב בטמפרטורה גבוהה יכול להרחיב באופן מיידי את הנפח של פי 150 עד 300, מהיריעה לדמוי תולעת, כך שהמבנה יהיה רופף, נקבובי ומעוקל, שטח הפנים מוגדל, אנרגיית פני השטח משתפרת, ספיחת גרפיט פתיתים היא משופר, והגרפיט דמוי התולעת יכול להיות פסיפס עצמי, מה שמגביר את הרכות, הגמישות והפלסטיות שלו.

גרפיט מתרחב (EG) הוא תרכובת בין-שכבת גרפיט המתקבלת מגרפיט פתית טבעי על ידי חמצון כימי או חמצון אלקטרוכימי.מבחינת מבנה, EG הוא חומר מרוכב בקנה מידה ננומטרי.כאשר ה-EG המתקבל על ידי החמצון של H2SO4 רגיל נתון לטמפרטורה גבוהה מעל 200℃, תגובת REDOX מתרחשת בין חומצה גופרתית ואטומי פחמן גרפיט, מייצרת כמות גדולה של SO2, CO2 ואדי מים, כך ש-EG מתחיל להתרחב , ומגיע לנפח המקסימלי שלו ב-1 100℃, והנפח הסופי שלו יכול להגיע לפי 280 מההתחלה.תכונה זו מאפשרת ל-EG לכבות את הלהבה על ידי גידול רגעי בגודל במקרה של שריפה.

מנגנון מעכב הבעירה של EG שייך למנגנון מעכב הבעירה של שלב ההתמצקות, שהוא מעכב בעירה על ידי עיכוב או הפרעה של יצירת חומרים דליקים מחומרים מוצקים.EG כאשר מחומם במידה מסוימת, הוא יתחיל להתרחב, והגרפיט המורחב יהפוך לצורה ורמיקולרית עם צפיפות נמוכה מאוד מהסקאלה המקורית, ובכך יווצר שכבת בידוד טובה.יריעת הגרפיט המורחב היא לא רק מקור הפחמן במערכת המורחבת, אלא גם שכבת הבידוד, שיכולה למעשה לחמם בידוד, לעכב ולעצור את פירוק הפולימר;במקביל, כמות גדולה של חום נספגת בתהליך ההתפשטות, מה שמפחית את טמפרטורת המערכת.בנוסף, במהלך תהליך ההתפשטות משתחררים יוני חומצה בשכבת הביניים כדי לקדם התייבשות ופחממה.

EG כחומר מעכב בעירה נטול הלוגן להגנה על הסביבה, יתרונותיו הם: לא רעיל, אינו מייצר גזים רעילים ומאכלים בחימום, ומייצר מעט גז פליטה;כמות התוספת קטנה;אין טפטוף;יכולת הסתגלות סביבתית חזקה, ללא תופעת הגירה;יציבות UV ויציבות האור טובים;המקור מספיק ותהליך הייצור פשוט.לכן, נעשה שימוש נרחב ב-EG במגוון חומרים מעכבי בעירה וחומרים חסיני אש, כגון אטמי אש, לוחות אש, ציפויים מעכבי אש ואנטי סטטיים, שקיות אש, חומר פלסטיק חוסם אש, טבעת מעכבת אש ופלסטיק מעכב בעירה.