Img00114

118

2.69.    W elektrotechnice rzadko używa się czystego grafitu. Grafit jest głównym składnikiem tzw. węgli elektrotechnicznych, szeroko wykorzystywanych w elektrotechnice m.in. jako: różne odmiany szczotek w maszynach elektrycznych (węglografitowe, elektrografitowe, grafitowe, metalografitowe), elektrody hutniczych pieców łukowych (węglowe, grafitowe, grafitowane), elektrody termoelektrolizerów do wytopu aluminium, elektrody lamp łukowych, anody ogniw galwanicznych, proszki mikrofonowe, oporniki elektroniczne, oporniki grzejne, trakcyjne zbieracze prądu itd.

Przy produkcji elementów węglowych surowce podstawowe, w odpowiednio czystej postaci, poddawane są sproszkowaniu i dokładnemu wymieszaniu w odpowiednio dobranych proporcjach z dodatkiem smoły węglowej i lepiszcza. Ciasto-wata masa węglowa jest gnieciona i ubijana celem usunięcia pęcherzyków powietrza. Z niej formowane są płyty i pręty, poddawane następnie spiekaniu w temperaturze 800 — 3000°C.

Tak przygotowany materiał węglowy zaliczany jest czasem do materiałów półprzewodnikowych, z uwagi na podobną zależność rezystywności od temperatury -odwrotnie niż dla metalowych przewodników, rezystancja elementów węglowych maleje ze wzrostem temperatury. Jednak mechanizm przewodzenia prądu elektrycznego jest wyłącznie elektronowy, podobnie jak w metalach.

Rezystywność materiałów węglografitowych pozostaje tego samego rzędu w szerokim zakresie temperatur (10'³n - cm). Charakteryzują się one wysoką temperaturą sublimacji (2700 - 3500 K), dobrymi własnościami mechanicznymi do 3500 K, nieaktywnością chemiczną do 900 K, dobrym przewodnictwem cieplnym, dobrymi własnościami smarnymi (zwłaszcza grafit), niewielką masą właściwą, dobrą obrabialnością mechaniczną.

2.70.    Przed kilku laty odkryto nową alotropową odmianę węgla nazwaną fullere-nem. W zasadzie nie występuje ona w stanie naturalnym, otworzona została w laboratorium przez bombardowanie grafitu promieniem lasera w atmosferze helu.

Fullereny są wielkocząsteczkową postacią węgla. Pierwsze molekuły C₆₀, które zaobserwowano, składały się z sześćdziesięciu atomów węgla, wzajemnie powiązanych na zamkniętej sferycznej powierzchni. Taka sferoidalna, ażurowa, zamknięta przestrzennie, wewnątrz pusta struktura przypomina piłkę futbolową (rys. 2.70—1). Wzajemne wiązania między atomami węgla tworzą 12 foremnych pięcioczłonowych, nie stykających się ze sobą pierścieni otoczonych dwudziestoma pierścieniami sześcioczłonowymi.

Później znaleziono również cząsteczki o innej (z reguły parzystej) liczbie atomów węgla — najmniejszy fulleren to C-,,, inne mogą mieć powyżej 1000 atomów C. Cząstka C₇₀ ma kształt wydłużony, przypominający piłkę do rugby. Cząstki C₆₀ i C₇₀ są wyjątkowo trwałe. Mogą tworzyć struktury krystaliczne.

Wewnątrz sferoidalnej cząstki C₆₀ o promieniu około 33 nm jest próżnia. Jest możliwe ulokowanie w niej atomu innego pierwiastka, jak np. La, K, He czy Cs. Struktury takie mają specyficzne własności. Przyjęto oznaczać taką strukturę z atomem np. lantanu w środku — La@C₆₀.

Fullereny mogą być modyfikowane przez zamianę części atomów węgla atomami innych pierwiastków, np. bom. Powstaje wtedy borofulleren, C₆₀._nB_H. Wiele