炭素制品的发展史和概况

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。