Поверхность поверхностная энергия графита

В процессе контакта свежеобразующихся частиц сажи и нефтяных коксов при прокаливании с активными (реакционноспособ-пыми) компонентами дымовых газов (СОг, Н2О, О2 и др.) на различных участках поверхности углерода вследствие ее неоднородности и неодинакового уровня энергии (различный угол расположения базисных плоскостей в кристаллите углерода, наличие гетероатомов, механических дефектов и т. д.) скорость химических реакций и глубина проникновения компонеитов дымовых газов в массу углерода неодинакова, что изменяет рельеф поверхности, обусловливая ее шероховатость и повышенную склонность к адсорбционным явлениям. В результате таких процессов на поверхности углерода одновременно присутствуют участки (центры) повышенной и пониженной активности, нарушающие непрерывность поверхности. По увеличению отношения активных центров к неактивным (поверхностям базисных плоскостей) в процессе контакта с реакцнонноспособными компонентами дымовых газов углеродистые материалы могут быть расположены в ряд графит— -аии-зотронный кокс—>изотропный кокс—>-сажа, т. е. чем менее упорядочен углерод по Le, тем более он склонен к образованию поверхностных комплексов с газами. В таком же порядке увеличивается адсорбционная и каталитическая активность поверхности углеродистых материалов. [c.54]

При рассмотрении свойств графита исходят из того, что сила адгезии к металлу чистой частицы графита, на поверхности которой нет хемосорбированных или адсорбированных молекул, примерно одного порядка или меньше сопротивления сдвигу параллельно кристаллографическим плоскостям в самом графите. В связи с этим при сдвиге частицы графита будут сниматься с металла, и, следовательно, будут обнажаться несмазывае-мые участии металла. В результате будет происходить сухое трение. Правда, при этом чистые основные плоскости кристаллитов графита, открывающиеся в процессе скольжения, имеют определенную склонность к налипанию на обнаженную поверхность металла. Такие условия создаются в атмосфере сухог(> азота, когда не наблюдается существенной адгезии газа на поверхности кристаллитов графита. В сухом кислороде молекулы газа хемосорбируются за счет ненасыщенных валентностей, образующихся на кромках основных плоскостей кристаллитов и, снижая поверхностную энергию графита, уменьшают его сопротивление сдвигу. В результате тенденция графита к отделению от металла взамен сдвига по внутренним плоскостям спайности кристаллитов под действием тангенциальной силы скольжения уменьщается. Некоторое улучшение защиты поверхности металла, наблюдаемое в данном случае, будет, однако, недостаточным для обеспечения хорошей смазки. В присутствии паров во-ды сопротивление графита сдвигу по плоскостям спайности уменьшается значительно сильнее за счет адсорбции молекул воды на основных кристаллографических плоскостях. В результате этого создаются условия, при которых сопротивление сдвигу внутри решетки кристаллитов станет значительно меньше сил адгезии графита к поверхности металла, что и обеспечит [c.106]

С водой и поэтому при смачивании их водой выделение тепла наибольшее. Гидрофобные же порошки (уголь, графит и металлы) имеют наименьшую поверхностную энергию на границе с гексаном, поэтому гексан дает наибольшую теплоту смачивания. Коэффициент фильности не зависит от дисперсности порошка, если она одинакова при смачивании обеими исследуемыми жидкостями. Для гидрофильной поверхности Р > 1, для гидрофобной Р < 1 (табл. 10). [c.115]

Высокоэнергетические твердые поверхности - сюда входят металлы, окислы, графит, алмаз, нитриды, сульфиды, многие другие материалы, у которых удельная свободная поверхностная энергия составляет сотни и тысячи МДж/м . [c.97]

Как указывалось выше, при комнатной температуре графит не смазывает трущиеся стальные поверхности, если воздух обезвожен, и смазывает, если в воздухе имеется влага. В обоих случаях присутствует кислород, который, согласно опытам Сейвэджа и Роуэ, должен обеспечивать условия смазывания. Атмосферный кислород, по-видимому, препятствует слипанию разрушенных кристаллитов графита в конгломераты, которые, согласно Сейвэджу, делают смазку невозможной. В связи с этим потеря графитом смазывающих свойств объясняется лишь тем, что сила адгезии графита к металлической поверхности становится меньше сопротивления сдвигу или сил адгезии между слоями графита. Причиной этого может быть чрезмерно гладкая поверхность (как показали Кэмпбелл и Козак) или наличие на ней тонкой окисной пленки. В последнем случае кристаллы графита частично соединяются с окисной пленкой и лишь частично с самим металлом поэтому надежная адгезия становится невозможной. Есть основания полагать, что в том случае, когда порошок графита находится между трущимися поверхностями в присутствии воздуха, то путем уменьшения поверхностной энергии за счет хемосорбции кислорода нельзя понизить сопротивление сдвигу между плоскостями графита настолько, чтобы оно стало меньше силы адгезии между графитом и металлом. Совершенно очевидно, что введение паров воды вызовет дополнительное уменьшение поверхностной энергии и будет способствовать улучшению условий смазывания. Кроме того, адсорбция воды на основных плоскостях кристаллов будет уменьшать адгезию между скользящими поверхностями графита. Установлено [57], что при относительной влажности около 80% поверхность частиц порошкообразного графита полностью покрывается слоем воды. Для более тщательной проверки концепции адгезии предположим, что сцепление между графитом и стальной поверхностью искусственно улучшается за счет использования пленкообразователей (смолы и др.). Тогда и в сухом воздухе адгезия графита к металлу будет больше, чем адгезия между слоями самого графита и, следовательно, эффективная смазка будет обеспечена даже в отсутствие паров воды. Практически установлено, что в этом [c.81]

Результаты опытов, проведенных другими исследователями,, показали, что нри смешении порошка графита с мягкими окисями металлов (например, окисью кадмия), которые сами по себе не являются хорошими смазочными материалами, коэффициент трения остается низким при температурах выше 100 °С (по крайней мере до 500 °С). В этом случае порошок окиси металла не может уменьшить поверхностную энергию графита,, так как он не адсорбируется на графите и не связан с ним адгезионно. Скорее всего к стальной поверхности прилипает сравнительно толстый слой окиси кадмия. Будучи сравнительно мягким, этот слой служит своеобразной подушкой, в которую вдавливается и прочно там удерживается графит. [c.82]

Однако если пересыщение углерода по отношению к алмазу слишком велико, и процесс выделения атомов углерода идет слишком быстро, могут создаться условия, при которых сделается возможным образование и рост зародышей графита как термодинамически более выгодной модификации, имеющей меньшую энергию, что перевесит влияние поверхностных сил, т. е. влияние автоэпитаксии. Вначале образование графита и рост алмаза будут идти параллельно на разных участках поверхности, но в дальнейшем— если пересыщение углерода достаточно велико — графит покроет всю поверхность кристалла алмаза и его рост прекратится. [c.19]

Существование критического зародыша алмаза, состоящего из столь малого количества атомов, возможно, в частности, при достаточно высокой вероятности именно гетерогенного образования (большинство экспериментальных данных свидетельствует о гетерогенном механизме зародышеобразования) его на торцевых поверхностях графитовых блоков как наиболее реакционноспособных с учетом того, что поверхностные межфазные энергии базисной и торцевой поверхностей различаются на порядок. Отсюда становится очевидной роль определенных размеров графитовых блоков, т. е. процесса предварительной графитации. Действительно, как отмечено в работе [27], разность средних потенциальных энергий в расчете на один атом в малых агрегатах в основном обусловлена ненасыщенными связями наружных атомов агрегата и различиями в расположении атомов зонного строения (или приблизительно различиями в энергиях связей). Поэтому важен размер поверхностей графитовых блоков, поскольку ненасыщенными связями там являются а-связи, близкие по энергии к а-связи в алмазе (в отличие от л-связей в графите). [c.350]

Следует отметить, что русские ученые разработали альтернативный путь для вычисления взаимодействия диэлектриков (Лившиц, 1955, 1956 Дзиазлошинский и др., 1960). Использование этого метода для вычисления энергий взаимодействия коллоидных частиц требует знаний диэлектрических свойств в пределах широкой области частот — данных, которые отсутствуют в настоящее время для многих веществ. Поэтому химики-коллоидники вынуждены прибегать к грубым приближениям, предлагаемым теорией Лондона. Однако эта теория разработана довольно хорошо в применении к дальнедействующим силам между отшлифованными поверхностями, поверхностной энергии неполярных жидкостей и энергии адсорбции простых неполярных молекул на твердых телах — например, бензол на графите (Киселев, 1965). Можно с уверенностью предположить, что эта теория дает правильный порядок величины энергии взаимодействия коллоидных частиц. [c.95]

Для определения смачиваюш,ей способности поверхностноактивными веществами гидрофобных поверхностей. Например, порошкообразный графит, имеющий очень низкую теплоту смачивания водой, дает большие тепловые эффекты при погружении в растворы поверхностно-активных веществ. Чтобы получить непосредственно энергии взаимодействия, следует учитывать теплоты разбавления и демицеллирования. [c.296]

Объемно - Поверхности ыевзаимодействиг . Как правило, жидкие металлы плохо смачивают графит при температурах начала плавления, образуя на его поверхности каплю с краевым углом смачивания более 90°. Однако выше температуры,- при которой начинается активное химическое взаимодействие графита с расплавом с обра- < зованием карбида, обнаруживается резкое улучшение смачиваемости обычно с переходом к быстрому растеканию металла по поверхности. Это явление впервые было подробно рассмотрено при растекании тугоплавких металлов (Ti, Zr, Si и др.) по поверхности графита. Аналогичные исследования проведены Найдичем Ю.В. и Колесниченко Г.А., которые анализируют улучшение смачиваемости графита металлом и переход к растеканию при химическом взаимодействии на основе развитых A.A. Жуховицким и В.А. Григорьяном представлений о неравновесном (динамическом) поверхностном натяжении на межфазной границе, разделяющей химически взаимодействующие фазы. В результате химического взаимодействия на поверхности графита происходит резкое снижение (вплоть до отрицательной величины) свободной энергии на границе графит - жидкий металл, что приводит к сильному уменьшению краевого угла смачивания и растеканию расплава по поверхности с большой скоростью. [c.133]

И графитизированных нитей ясно, что графитизированные нити, которые подвергаются окислению, не являются графитом, а лишь частично графитизированным углеводородным материалом. С этой точки зрения графитизированные нити могут грубо рассматриваться как графит с присадкой водорода, который вносит нарушения в структуру всей нити. Тип 1 участков находится на этом углеводородном материале, тип 2 является графитовой решеткой, ненарушенной водородом или другими присадками. Эта точка зрения подкрепляется тем, что энергия активации и порядок реакции для окисления участков типа 2 одинаковы с теми, которые приводятся для окисления чистого графита Блайхолдером и Эйрин-гом [14]. Процесс 1 имеет нарушенную решетку, в которую включен водород в активированный комплекс для образования поверхностного окисла типа 1. Процесс 2, который состоит в образовании поверхностного окисла 2, включает в его активированный комплекс только графитовый углерод и кислород. Процессы 3 и 4 подобны, за исключением того, что в процессе 3 поверхностный окисел отрывается от углеводородного материала, в процессе 4 кислород должен унести углеродный атом из графитовой решетки без нарушения, за исключением нарушения поверхностного окисла. По-видимому, процесс 4 более трудный, чем процесс 3. Процесс 5 есть процесс графитизации, при котором водород покидает материал, а углеродные атомы организуются сами в графитовой структуре. Процесс 6 происходит вследствие наличия кислорода в поверхностном окисле типа 1, который покидает поверхность скорее с водородом, чем с углеродом, оставляя, таким образом, негидрогенизи-рованный углерод, который может образовать графитовую структуру типа 2. В частности, в гидрогенизирован-ной графитовой решетке будут участки и типа 2 и типа 1. Благодаря разложению окисла типа 1 решетка будет разрываться до такой степени, что участок типа 2, который зависит от устойчивости графитовой решетки, станет участком типа 1. Это является уже процессом 7. а в коэффициенте пропорциональности процесса 7 для этой модели является средним числом участков типа 1, которые должны быть удалены, для того чтобы превра- [c.180]

Изоляторы, по-видимому, не обладают только чисто электрическими поверхностными полями. Однако даже если бы это было так, то все равно в них имеются мгновенные электрические поля, которые флуктуируют благодаря квантовым эффектам в твердом теле. Среднеквадратичная флуктуация в месте нахождения адсорбированной молекулы, например молекулы I, пе равна нулю и приводит к возникновению чисто дисперсионных сил. На графите и металлах, кроме того, может возникнуть отличное от нуля среднее полеР1, действуюш,ее в центре молекулы I. Члены второго порядка в выражении для полной энергии, описывающие притяжение молекулы I к поверхности имеют вид [c.245]

Достоверность полученных зна-110 чений величины была проверена в случае смачивания водой поверхности графита. Для воды на графите при 20 °С для известных T j. = 21,8 эрг/см2, ашг = 72,8эрг/см2 и 0 = 85,7° путем расчета по уравнению (1,44) получены значения a j, = 109 эрг/см . Значения дисперсионной компоненты поверхностного натяжения твердого тела a J ., полученные другими методами 2, следующие по теплоте адсорбции — 108 эрг/см , по свободной энергии адсорбции углеводородов и азота — 122 эрг/см , по теплоте смачивания углеводородами — 107 эрг/см . Сопоставление значений поверхностных натяжений с полученными различными методами, свидетельствует о возможности определения величины из уравнения (1,44) и экспериментов на его основе (см. рис. 1,8). [c.28]

Модифицирование поверхности технического углерода, графита и алмаза прививка на ней функциональных групп определенного типа (СНз, С1, СООН или NH ) [99, 103, 241] позволило выяснить роль химии поверхности и структуры остова частиц углеродных наполнителей на термоокислительную стабильность полистирола и его сополимера с, дивинилбензолом, синтезированных в их присутствии. Обнаружено [103, 241], что с ростом энергии адсорбционного взаимодействия и степени прививки полимера, которые увеличиваются в ряду поверхностных функциональных групп H3< I< OOHтермоокислительная стабильность ПС. При наличии на г оверх-ности углеродных наполнителей функциональных групп одного типа термоокислительная стабильность наполненного ПС возрастает в ряду технический углерод < алмаз < графит, что обусловлено наличием в графите я-сопряженных структур, с которыми связаны поверхностные функциональные группы. Это приводит к их более высокой активности в процессах взаимодействия с инициаторами, мономером и образующимся полимером. [c.145]

Помимо антифрикционных, противоизносных и противозадирных свойств порошки металлов и их окислы значительно влияют на другие, прежде всего на противокоррозионные и защитные, свойства покрытий, выступая в роли пигментов, микропротекторов и пр. Так как металлы создают электромагнитные поля высокой напряженности, особенно в микрозазорах, поляризующее действие металлических наполнителей весьма велико, что сказывается на всех объемных и поверхностных свойствах дисперсных смазочных материалов. Наполнители (твердые частицы) влияют на все свойства смазочных материалов, в частности на полярные и поверхностные свойства жидких сред (табл. 22). При введении в малополярное масло С-220 5% графита, алюминиевой пудры или вермикулита полностью ликвидируется его водовытесняющий эффект ( 1 = 2=й з = 0), что можно объяснить высокой энергией связи наполнителя и среды. Такая высокая энергия свяаи присуща, очевидно, и диоктилсебацинату с графитом. Это подтверждается тем, что графит в наибольшей степени (из всех наполнителей) увеличивает диэлектрическую проницаемость жидкой среды и дает наибольший прирост диэлектрической проницаемости после контакта е водой. Введение в жидкую среду МоЗг и графита резко усиливает электрохимическую коррозию. Слюда, вермикулит, алюминиевая пудра и цинковая пыль, наоборот, снижают электрохимическую коррозию, что особенно заметно при введении их в диоктилсебацинат. Очевидно, эти наполнители на поверхности металла выполняют роль микропрртекторов, аналогично пигментам в лакокрасочных материалах (см. табл. 22). [c.121]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология