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Junto con el diamante, el grafito es una de las modificaciones naturales del elemento químico carbono (C) y se caracteriza por su típica estructura cristalina hexagonal. Además del grafito natural, también existen variedades sintéticas producidas mediante procesos de fabricación especializados y utilizadas en numerosas aplicaciones industriales.
El grafito sintético se produce por coquización y posterior grafitización de carbones (por ejemplo, coque). El coque de grano grueso se tritura y se mezcla con aglutinantes (por ejemplo, brea). El material se moldea mediante procesos como la extrusión, la compresión vibratoria o el prensado isostático. El material tiene una estructura cristalina hexagonal característica.
Los procesos de moldeo determinan las propiedades de los distintos tipos de grafito:
Grafito extruido
Se moldea en formas redondas o cuadradas mediante el proceso de extrusión. El tamaño máximo del grano es de 0,8 mm y las propiedades del material dependen de la dirección (anisótropo).
Grafito comprimido por vibración
Se producen formas redondas o rectangulares mediante vibración y presión uniaxial. El tamaño de grano es de 0,3-0,5 mm y las propiedades son en gran medida independientes de la dirección (isótropas).
Grafito isostático (iso-grafito)
Se compacta a partir de un polvo de grano especialmente fino (15-30 µm) en una prensa isostática en frío (CIP). Este método produce un perfil de propiedades isótropo con una elevada resistencia a la flexión (unos 50 MPa) y un alto grado de pureza.
Todas las variedades de grafito sintético comparten propiedades básicas:
El carbono reforzado con fibra de carbono (CFC) es un material compuesto de alta resistencia formado por fibras de carbono incrustadas en una matriz de carbono o grafito. Este material se caracteriza por sus excelentes propiedades mecánicas, su resistencia a altas temperaturas y su baja dilatación térmica.
La diversidad de los materiales CFC se debe a los distintos tipos de fibras de carbono, a su transformación en tejidos y a la elección de la matriz.
La producción de CFC se realiza en varias etapas:
El moldeo se realiza mediante procesos como la laminación manual, el prensado en caliente o el bobinado para chapas y tubos. Las piezas moldeadas de precisión pueden fabricarse mediante mecanizado CNC u otros procesos mecánicos.
Los fieltros blandos de carbono y grafito están formados por fibras de carbono y se caracterizan por sus excelentes propiedades térmicas, eléctricas y químicas.
Son versátiles y especialmente adecuados para altas temperaturas y aplicaciones especiales.
La producción se realiza en varias fases:
Los fieltros rígidos son materiales aislantes dimensionalmente estables fabricados con fibras de carbono que se caracterizan por una baja conductividad térmica y una alta resistencia a la temperatura.
Son especialmente adecuados para aplicaciones en entornos sin oxígeno y en vacío a temperaturas superiores a 800 °C.
La producción de fieltro duro se realiza en varias etapas:
Este aglutinante garantiza una fijación fiable de las fibras al material. Los fieltros rígidos suelen fabricarse en forma de planchas, bloques o cilindros, pero pueden moldearse en otras geometrías mediante procesos mecánicos.
para mejorar la resistencia de la superficie Se pueden aplicar revestimientos de grafito, tejido CFC o lámina de grafito para proteger el fieltro de daños mecánicos o ataques químicos.
Los fieltros duros comparten muchas propiedades con los fieltros blandos, pero tienen ventajas adicionales:
La lámina de grafito es un material hecho de grafito natural se produce a partir de grafito natural. Tras una limpieza intensiva, la materia prima en forma de escamas se somete a un tratamiento térmico y, a continuación, se le da forma de lámina o de hoja.
Esta compresión del molde crea una estructura anisótropa con propiedades dependientes de la dirección.
La lámina de grafito es flexible, comprimible y se puede cortar, perforar o grabar en relieve fácilmente. También puede combinarse con otros materiales mediante laminado o unión para formar materiales compuestos con propiedades mejoradas.