石墨课堂—炭素工业的发展史
炭素材料是一种古老的材料,又是一种新型材料。早在史前,人类就与炭有密切的关系。公元前8000年,人类就已经用木炭取暖、煮食等;公元前3000年开始,就用炭加热或还原制取有色金属:公元2世纪,中国汉代已经开始用煤烟制墨,16世纪中国明代的冶炼工业已使用天然石墨和黏土制成耐火坩埚,这是人类最早的炭素制品;但作为高质量的工业材料使用仅有100多年的历史,1810年,英国戴维用木炭粉和煤焦油混合,经成型、焙烧制成碳棒,作为伏特电池的正极,炭制品开始用作电极和导电材料。

19世纪70年代以后,随着蒸汽机、发电机的出现,开辟了炭材料在电化学、电热等领域的应用,电工电刷、电话用炭粒、电解电极、导电碳棒等大量的炭素制品得到广泛的使用。但这些制品都属于无定形碳,其容量、耐蚀性及抗热震性等使用性能是不够理想的。

近代炭素制品生产史上重要的里程碑是人造石墨电极的发明,1886年美国人卡斯特纳和爱奇逊分别用产生高温的不同方法使无定形碳转化为石墨晶体,从而使炭质电极转变为人造石墨电极。1895年、1896年相继出现了艾奇逊石墨化炉和卡斯特纳石墨化炉,经过 10年左右的时间,人造石墨终于实现工业规模生产。20世纪70年代又研制出以针状焦为原料的高功率和超高功率电炉用的优质石墨电极,称为“高功率石墨电极”和“超高功率石墨电极”。人造石墨的出现为炭素工业的发展揭开了新的一页。

材料一直是人类社会进化的重要里程碑,有史以来,人类社会的发展和进步,总是与新材料的出现和使用分不开的。如石器时代、青铜时代、铁器时代都是以材料作为时代的主要标志。材料又是技术进步的先导和基础。例如,若没有半导体材料的工业化生产,就不可能有目前的计算机技术,没有现代的高温、高强度结构材料,也就没有今天的字航工业。材料和元件的突破会导致新技术产业的诞生,对国民经济甚至对人类生活产生重大影响。