Grafit, zarówno naturalnie występujący, jak i dostępny syntetycznie, stanowi istotny składnik węgla wykorzystywanego w pirotechnice. Charakteryzuje się warstwową strukturą arkuszy grafenu, co przekłada się na jego unikalne właściwości, takie jak niska wartość współczynnika tarcia oraz znacząca przewodność elektryczna i cieplna wzdłuż arkuszy arkuszy (p = 2,26 g cm3). Ze względu na swoje cechy, grafit jest powszechnie stosowany jako dodatek flegmatyzujący w różnych materiałach wybuchowych, zmniejszając wrażliwość na tarcie oraz poprawiając przewodnictwo elektryczne, co przekłada się na mniejszą wrażliwość na ESD (rozkład elektrostatyczny).

 

Właściwości Grafitu:

Gęstość grafitu wynosi od 2,09 do 2,23 g/cm3, a jego charakterystyczne cechy obejmują:

  • Dobrą przewodność prądu elektrycznego i ciepła.
  • Odporność na wysoką temperaturę.
  • Kruchą strukturę.

Grafit jest naturalnie występujący, ale także dostępnym syntetycznie polimorfem węgla, który ze względu na warstwową strukturę arkuszy grafenu charakteryzuje się niskim współczynnikiem tarcia oraz znaczną przewodnością elektryczną i cieplną wzdłuż arkuszy (p = 2,26 g cm3). Jest powszechnym dodatkiem flegmatyzującym w wielu materiałach wybuchowych, ponieważ zmniejsza wrażliwość na tarcie i sprawia, że ​​materiały przewodzą prąd elektryczny, zmniejszając w ten sposób ich wrażliwość na ESD. Ziarnisty czarny proszek jest zwykle polerowany grafitem, aby uczynić go wodoodpornym.

W przyrodzie grafit rzadko występuje w postaci dobrze wykształconych kryształów; najczęściej spotyka się go w formie agregatów łuseczkowych lub blaszkowych. Jest minerałem giętkim, ale nie sprężystym, charakteryzuje się szaroczarną barwą oraz tłustym, brudzącym dotykiem.

 

Budowa Grafitu:

Grafit, jedna z najbardziej niezwykłych form węgla, odkrywa przed nami swój tajemniczy świat poprzez skomplikowaną sieć warstw. Te warstwy zawierają sprzężone sześcioczłonowe aromatyczne układy cykliczne, które przypominają strukturę wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych. Co więcej, każde wiązanie C-C w warstwie ma charakter zdelokalizowanego wiązania 1,5-krotnego, co prowadzi do powstania obszarów zdelokalizowanych orbitali π.

Dzięki tym orbitalnym obszarom, podobnym do tych występujących w metalach, elektrony mogą swobodnie poruszać się równolegle do warstw, co przyczynia się do wysokiego poziomu przewodnictwa elektrycznego w graficie. Interesująco, między warstwami grafitu występują jedynie słabe oddziaływania, nazywane tradycyjnie oddziaływaniami Van der Waalsa, które charakteryzują się metalicznym charakterem wiązań.

Ta metaliczna natura wiązań, w połączeniu z niewielką liczbą elektronów uczestniczących w tych wiązaniach oraz dużą ruchliwością, prowadzi do siły wiązań warstw zbliżonej do oddziaływań Van der Waalsa. Jednocześnie, przewodność elektryczna w kierunku prostopadłym do płaszczyzn grafitowych jest znacznie większa niż w kryształach Van der Waalsa.

Grafit techniczny, będący zlepkiem niewielkich monokryształów, wykazuje wysoką odporność mechaniczną na ściskanie, ale jest podatny na ścieranie. Te właściwości sprawiają, że jest doskonałym smarem, ponieważ podczas poddawania go siłom ścinającym ulega rozdrobnieniu do postaci mikrometrycznego proszku, który zachowuje dużą odporność na ściskanie, prowadząc do efektu supersmarowania.

Mikrokryształy grafitu są podstawowym składnikiem sadzy, a podobne struktury grafitopodobne można znaleźć w strukturze węgla kamiennego, oddzielonej fazą amorficzną. Czysty grafit otrzymuje się poprzez kontrolowaną pirolizę antracytu w atmosferze azotu. Te cechy strukturalne i właściwości mechaniczne czynią go niezwykle wszechstronnym materiałem, stosowanym w różnych dziedzinach, w tym również w pokazach pirotechnicznych.

Zastosowanie w Pirotechnice:

Materiały pirotechniczne składają się z substancji pełniących konkretne role w danej mieszaninie. Grafit znajduje szerokie zastosowanie w pirotechnice, pełniąc funkcję modyfikatora szybkości spalania lub wzmacniacza powierzchni spalania. Grafit ekspandowany, ze względu na jego większą powierzchnię, może spowodować wzrost szybkości spalania materiałów pirotechnicznych i paliw stałych o prawie rząd wielkości. Arkusze grafenowe (pojedyncza warstwa węgla) można otrzymać poprzez eksfoliację grafitu i związków grafitu i są sugerowane jako smary do materiałów wybuchowych odlewanych w stanie stopionym.

Grafit występuje w pirotechnice najczęściej jako modyfikator szybkości spalania lub wzmacniacz powierzchni spalania, występuje też w preparatach pomocniczych (takich jak smary).Co więcej z uwagi na swoje właściwości, grafit wykorzystywany jest także w różnego rodzaju fajerwerkach, zarówno tych większych takich jak wyrzutnie fajerwerków, wykorzystywanych na profesjonalne pokazy fajerwerków, jak i tych drobnych, takich jak pirotechnika drobna czy petardy.

Podsumowując, grafit odgrywa istotną rolę w dziedzinie pirotechniki dzięki swoim unikalnym właściwościom, które pozwalają na kontrolę procesów spalania oraz zapewniają stabilność i bezpieczeństwo wykorzystywanych materiałów.