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炭素制品的发展史和概况

作者://www.satelraham.com 发布时间:2022-03-12 10:54:23

炭素制品的发展史和概况炭素的发展概况


人类对炭的利用是与人类的进化发展同步的,远古时代人类发现和利用火就开始使用炭(木)丁。在我国、《前汉地理志》就有记载“豫章郡出石可燃为薪,称为石炭(即煤);史记《四九窦太后传》中有记述挖煤说明当时就已利用煤作为燃料了,木炭与煤在陶器、铜器时代就已广泛应用了。作为炭素制品,明代宋应星著的《天工开物》(1637年)已记载用炭(石墨)与黏土制作坩埚,这就是初级炭素制品。

有资料将炭的应用划分为如下几个阶段:木炭时代(~1712年)、煤炭时代(1713~1866年)、炭素制品的摇篮时代(1867~1895年)、炭素制品的工业化时代(1896~1945年)、炭素制品的发展时代(1946~1985年、新型炭时代(1986~)。这种划分基本上概括了炭素的发展进程,但在时间上不一定确切如煤的应用,我国在1713年之前很久就应用了,并已制作出炭(石墨)黏土坩埚。

公元1713年,A. Derby发明了用煤生产焦炭开始利用冶金焦炼铁,炭作为工业化生产与应用才真正开始。

1800年,英国科学家戴维(H.Davy)用木炭片作为弧光电极,接着将木炭压碎与煤焦油混合、成型、再经焙烧而成为最初的炭电极。

1842年,R. Bunsen采用木炭与甑炭经煅烧后粉碎、筛分、按比例将炭骨料粉末与黏结剂混合,再利用模具压制成型,然后将压制坯用焦粉覆盖好隔绝空气,缓慢加热焙烧,焙烧后通过机械加工而制成炭电极,这就是现代炭素制品的雏形。现在的常规炭素制品的生产工艺中基本上保留了这种生产方法。此后,致密的电极、炼铁高炉用天然石墨内衬炭板等相继开发出来。1867年,w. Siemens发明了电动机,标志着电气时代的到来,也使炭素制品被广泛开发,如弧光炭电极、炼钢电极、电解食盐炭阳极、电机用电刷等初级炭素制品。

1886年, Heroult和C.hall发明了电解铝,生产中使用了阳极糊和炭阳极,此后,在黄磷、硅铁、碳化钙(电石)生产中都使用了炭阳极。

1896年,艾其逊(E.g. Acheson)研制出人造石墨电极,使炭素制品从炭质转变为石墨质,炭素制品进入工业化时代。此后,受电弓炭滑板、电解用石墨板、石墨电刷、不透性石墨相继制成。特别是1942年费米(E. Fermi)成了原子能反应堆用的高纯核石墨。20世纪40年代以后,随着工业的大发展,新技术新工艺的不断涌现,使炭素制品的生产规模不断扩大,新用途不断出现,因而促使开发出许多炭素新材料、新产品新炭材料如炭纤维及其复合材料,核石墨、热解石墨、玻璃炭、不透性石墨、多孔炭等。新产品如冶金机械用石墨模具、炼铁、高炉及其他冶炼炉用炭砖、石墨热交换器、石墨轴承与密封环、高温炉发热体与舟皿、VHP电极燃料电池双极板、电火花加工电极、火箭石墨鼻锥与喉衬等。特别是 Mesophase Carbon小球体、富勒烯(Fullerren)C(1985年)及碳纳米管(1991年)、石墨烯(2004年)等的发现,使炭素材料进入新型炭时代。

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