التلك الأسود معدن سيليكاتي، تركيبه الكيميائي الرئيسي هو Mg3(Si4O10)(OH)2. ونظرًا لاحتوائه على مادة عضوية شبيهة بالجرافين، يبدو أسود أو رماديًا مائلًا للأسود. يتميز بطراوته وعزله الكهربائي الجيد ومقاومته للحرارة، كما أنه مقاوم للأحماض والقلويات القوية، وله تأثير امتصاص قوي على الشحوم، ويتميز بقدرة تشحيم ممتازة. ويمكن أن يصل بياضه إلى 97% بعد التكليس.
حاليًا، يتم توزيعه بشكل رئيسي في قوانغفنغ، جيانغشي؛ جيوجيانغ، جيانغشي؛ كابينج، هونان؛ بينغيوان، قوانغدونغ؛ لوتشوان، قوانغشي؛ فنغدو، تشونغتشينغ؛ وغيرها من المواقع. الاحتياطيات في قوانغفنغ وجيانغشي وحدها تتجاوز مليار طن.
التركيب الكيميائي للتالك الأسود في بعض أجزاء الصين (الكسر الكتلي/%)
| أصل | ثاني أكسيد الكبريت | Al₂O₃ | Fe₂O₃ | K₂O | أكسيد النيتروجين | أكسيد الكالسيوم | أكسيد الماغنيسيوم | ثاني أكسيد التيتانيوم | خطاب النوايا |
| جيانغشى قوانغفنغ | 55.84 | 0.34 | 0.13 | — | — | 4.34 | 27.86 | — | 11.14 |
| جيانغشي جيوجيانغ | 61.56 | 5.86 | 2.58 | 0.57 | 0.14 | 2.32 | 17.16 | 0.19 | 8.89 |
| هونان هواجي | 61.59 | 2.88 | 1.57 | 0.28 | 0.12 | 1.82 | 23.37 | 0.10 | 7.37 |
| قوانغدونغ بينغيوان | 53.10 | 0.49 | 0.48 | 0.02 | 0.12 | 7.18 | 27.17 | 0.07 | 10.92 |
| قوانغشى ووتشو | 57.56 | 1.03 | 0.42 | — | — | 1.18 | 28.21 | 0.07 | 10.86 |
| تشونغتشينغ فنغدو | 61.52 | 2.13 | 1.06 | — | — | 2.89 | 22.80 | — | 9.58 |
يُستخدم التلك الأسود بشكل أساسي كحشو في الصناعات اليومية للسيراميك والمطاط والبلاستيك والطلاء وصناعة الورق. وقد أظهرت الأبحاث أنه يتميز أيضًا بخصائص فريدة في مجالات مثل الطاقة الجديدة وحماية البيئة والطب والتطبيقات المضادة للبكتيريا والمواد الكيميائية الدقيقة. ولديه القدرة على تطوير منتجات ذات قيمة مضافة عالية.
12 استخدامًا رئيسيًا للتالك الأسود
1 مواد الجرافين المركبة
استخدم فريق وو شياو وين التلك الأسود كمادة خام لدراسة تغيرات سلوك الطور أثناء التكليس أو الكربنة في درجات حرارة وأجواء مختلفة. ثم قاموا بتلبيد المنتجات المحروقة/المكربنة كمواد خام لتحضير مواد مركبة قائمة على الإنساتيت المعززة بالجرافين.
أظهرت النتائج وجود الجرافين متعدد الطبقات في مسحوق التلك بعد معالجته بدرجات حرارة عالية في جو من النيتروجين، مما يلعب دورًا هامًا في تحسين أداء المادة المركبة. بالمقارنة مع المادة المركبة المُحضرة باستخدام المنتج المُكربن في جو من النيتروجين، يزداد متوسط قوة انثناء المادة المركبة المُحضرة باستخدام المنتج المُكلس في جو من الهواء بحوالي 10 ميجا باسكال، وتنخفض مقاومتها بمقدار مرتبة واحدة، ويزداد متوسط الموصلية الحرارية بحوالي 6.2 × 10⁻¹ واط/(م·ك).
2 مواد القطب الكهربائي
استخدم فان بينغ وزملاؤه التلك الأسود الطبيعي كمادة خام لاستخراج وتحضير نوع جديد من مادة الكربون، FC، من المعالجة الحمضية. عالجوا المادة حرارياً عند درجتي حرارة 500 و800 درجة مئوية على التوالي، للحصول على عينات FC500 وFC800 المعالجة حرارياً.
من بين هذه النتائج، بعد المعالجة الحرارية عند درجة حرارة 800 درجة مئوية، أُزيلت المجموعات الوظيفية المفلورة من سطح مادة الكربون تمامًا. ازدادت العيوب الهيكلية للمادة، وانخفضت السعة الأولى غير القابلة للعكس، وزادت الموصلية الإلكترونية. ونتيجةً لذلك، تميّزت بكفاءة كولوم أولى أعلى، وأداءً أفضل للمعدل، وأداءً أفضل للدورة. تبلغ السعة النوعية لقطب FC800 عند معدل 0.1 سيليزيوس 477 مللي أمبير/ساعة، وهي أعلى من سعته النوعية للقطب السالب الجرافيتي التجاري في ظل ظروف معدل مختلفة. كما يتفوق أداء دورته على كلٍّ من قطبي FC وFC500.
3 مواد صديقة للبيئة
قام تشين وينلي وزملاؤه بإعداد مواد مركبة من التلك الأسود/NiTiO3 باستخدام تقنية التخليق الموضعي. أدى استخدام NiTiO3 إلى زيادة فقدان العزل الكهربائي وتحسين أداء امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية للمادة. قورن أداء امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية بأداء المواد المركبة من التلك الأسود/NiFe2O4، مما وسّع نطاق استخدام التلك الأسود في امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية.
تتميز مادة التلك الأسود المُحضرة والمُركبة من NiFe2O4 بأداء ممتاز في امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية. وبمساعدة الموجات الدقيقة، تُظهر تأثيرًا قويًا في تحلل الملوثات الصعبة، مما يُوسّع نطاق استخدام التلك الأسود في تحلل الملوثات.
4 مواد سيراميكية خاصة
بعد التكليس في درجات حرارة عالية، تتكون الطبقات الرئيسية من التلك الأسود من سيليكات المغنيسيوم والكوارتز، وكلاهما من مكونات ذات ثابت عزل كهربائي منخفض. لذلك، من المتوقع أن يصبح التلك الأسود نظامًا مرشحًا للمواد الخزفية منخفضة التكلفة وذات ثابت العزل الكهربائي المنخفض.
استخدم ليو زيزينغ وزملاؤه منجم غوانغفنغ للتالك الأسود في جيانغشي كهدف بحثي، وأعدّوا مواد سيراميكية عازلة للموجات الدقيقة قائمة على التلك الأسود. تُظهر الدراسة أن سيراميك التلك الأسود يتعايش مع طور إنستاتيت MgSiO3 وطور كوارتز SiO2. تؤثر كثافة التلبيد وتركيب العينة بشكل كبير على خصائص العزل الكهربائي للموجات الدقيقة للمواد السيراميكية. عند درجة حرارة التلبيد 1325 درجة مئوية، تُظهر العينة أفضل أداء عازل للموجات الدقيقة مع εr = 5.11، وQxf = 56782 جيجاهرتز، وτf = -17.85×10⁻⁶/°C. لا يقتصر هذا البحث على تقديم أفكار جديدة للاستفادة من التلك الأسود بكفاءة عالية، بل يقدم أيضًا حلولاً مبتكرة للمواد السيراميكية المستخدمة في أجهزة الميكروويف التجارية بتقنية الجيل الخامس.
5 مواد الاحتكاك
عند استخدامه في مواد الاحتكاك، يُولّد عددًا كبيرًا من أسطح التلامس الثانوية، مما يُرسّخ نقاط التلامس باستمرار ويُقلّل من تغيراتها. هذا يُحسّن بشكل كبير استقرار معامل الاحتكاك.
قام شانغ شي وزملاؤه بدراسة تأثيره باعتباره مثبتًا لمعامل الاحتكاك في مواد الاحتكاك على الأداء العام لوسادات الفرامل.
لقد قاموا بتصميم تجربة متعامدة ذات مستويين مع ثلاثة عوامل (مسحوق الكوك، والجرافيت الصناعي، والتلك الأسود) لتقييم تأثير الحشوات المضادة للاحتكاك على أداء الاحتكاك.
تشير النتائج إلى أنه عند درجات الحرارة المرتفعة، يزداد التآزر بين التلك الأسود ومسحوق الكوك والجرافيت الصناعي، مما يُقلل التآكل بشكل فعال. انخفض معدل التآكل الكلي من 2.49×10⁻⁷ سم³/(نيوتن·متر) إلى 1.84×10⁻⁷ سم³/(نيوتن·متر).
ومن بين هذه المواد، أظهر خليط من 6% من مسحوق الكوك % بالوزن، و9% من الجرافيت الاصطناعي % بالوزن، و7% من التلك الأسود % بالوزن أفضل استقرار لمعامل الاحتكاك.
6 مواد مضادة للبكتيريا
تُستخدم المعادن المُنشَّطة بالأحماض كحاملات كاتيونات وظيفية لغرس أيونات معدنية مضادة للبكتيريا، مثل الفضة (Ag)، والنحاس (Cu²⁺)، والزنك (Zn²⁺). تُحفظ الأيونات النشطة بثبات في المعادن، وتُظهر تأثيرات مضادة للبكتيريا ومبيدة لها من خلال إطلاقها ببطء وأمان.
استناداً إلى البنية الطبقية المستقرة، والتوافق الحيوي الجيد، والخصائص المضادة للبكتيريا للتلك الأسود (Talc) المحروق عند 700 درجة مئوية، قام منج يوهانغ وزملاؤه بإعداد مادة مضادة للبكتيريا جديدة، وهي التلك الأسود ZnO/Talc، من خلال الترسيب الموضعي في نظام المحلول.
أظهرت نتائج التجارب المضادة للبكتيريا أنه عند تركيز Z/T-30 بمقدار 1 ملغ/مل، اقترب معدله المضاد للبكتيريا من 100%، وهو أقل بكثير من الحد المطلوب في GB/T21510-2008 "طرق اختبار الخصائص المضادة للبكتيريا للمواد النانوية غير العضوية" والبالغ 5 ملغ/مل. وعندما بلغ تركيز Z/T-30 بمقدار 2 ملغ/مل، بلغ معدل بقاء خلايا L929 84%، وهو أعلى من الحد المطلوب 75%، ولم يُلاحظ أي سمية خلوية تُذكر. بالإضافة إلى ذلك، وبالمقارنة مع التلك، استخلص Z/T-30 كمية أقل من Mg²⁺، مما يُحسّن خصائصه المضادة للبكتيريا واسعة الطيف. ولذلك، يتميز Z/T-30 بنشاط مضاد للبكتيريا ممتاز وتوافق حيوي جيد، مما يجعله مادة مضادة للبكتيريا غير عضوية واعدة.
7 الطب
يتميز التلك الأسود بتركيبه الكيميائي المنخفض السمية، وبنيته المعدنية الشبيهة بالطين تُوفر تأثيرات مُرقئة، ومضادة للتشقق، وامتصاص. كما يُمكنه امتصاص الشحوم، وفساد الجسم، والمواد العضوية بفعالية، مما يُساهم في وقف النزيف، والتعقيم، وخصائصه المضادة للبكتيريا. كما يُمكن استخدامه كمُضاف دوائي.
8 حشو
يُستخدم التلك الأسود في إنتاج السيراميك للاستخدام اليومي. فهو يساعد على تحقيق كثافة موحدة للسيراميك، وأسطح ناعمة، ولمعان جيد بعد التكليس. ويمكن أن يُظهر السيراميك ألوانًا مختلفة حسب نسبة المكونات المختلفة.
9 بلاستيك
يؤدي إضافة مسحوق التلك الأسود إلى البلاستيك إلى تحسين المقاومة الكيميائية ومقاومة الحرارة والاستقرار والصلابة وقوة الشد ومقاومة الزحف والعزل الكهربائي.
10 مطاط
في المطاط، يُقلل مسحوق التلك الأسود من اللدونة والالتصاق، ويُحسّن نعومة السطح. ويُستخدم عادةً في منتجات المطاط المقاومة للحرارة، والأحماض، والقلويات، والعازلة.
على سبيل المثال، استبدال جزء من الكربون الأسود في إطارات السيارات بمسحوق التلك الأسود يمكن أن يعزز مقاومة المطاط للحرارة.
11 طلاء
في الطلاءات، يمكن أن يؤدي إضافة مسحوق التلك الأسود إلى تقليل تكاليف التصنيع مع زيادة قوة القص وقوة الضغط وقوة الشد، وتقليل قوة التشوه والاستطالة ومعاملات التمدد الحراري.
12 صناعة الورق
يحمل استخدام التلك الأسود في صناعة الورق إمكانات هائلة. فمن ناحية، تتناقص مناجم التلك الأبيض عالي الجودة عامًا بعد عام، مع تناقص عدد المناجم التي تستوفي متطلبات البياض اللازمة لصناعة الورق.
على الرغم من احتواء التلك الأسود على مواد عضوية وكربون حر، مما يمنحه مظهرًا أسود أو رماديًا مائلًا للأسود، إلا أن بياضه بعد التكليس قد يتجاوز 91%، أو حتى يصل إلى 97%. هذا يجعله حشوًا عالي الجودة يتفوق على بياض التلك الأبيض. من ناحية أخرى، تُضفي بنية التلك الأسود المتقشرة، وعزله الجيد، ومقاومته للحرارة، وقدرته على الامتصاص، وقدرته على التشحيم، على الورق وظائف إضافية. ويُستخدم عادةً كحشو وعامل معالجة للراتنج في صناعة الورق.
خاتمة
إن استخدام التلك الأسود ليس تطوراً حديثاً؛ فقد تم استخدامه منذ فترة طويلة كحشو للمواد الخزفية والمطاط والبلاستيك والطلاءات.
ومع ذلك، لا تقتصر قيمة استخدامات التلك الأسود على هذه المجالات. فقد أُدركت إمكاناته في مجال الطاقة والمواد الجديدة. علاوة على ذلك، تُمكّن احتياطياته الضخمة من تطوير منتجات عالية القيمة المضافة أكثر انسجامًا مع اتجاهات السوق، وتوفر إمكانات تطوير أكبر.
نبذة عن شركة Epic Powder Machinery
آلات مسحوق ملحمة، ومقرها تشينغداو، الصين، رائدة في توفير حلول طحن فائقة الدقة وعالية الأداء. بفضل خبرتنا الممتدة لعقود، تُعدّ آلاتنا المتطورة، بما في ذلك مصنف الهواء تخدم مطاحن ومطاحن النفث مجموعة واسعة من الصناعات. نحن ملتزمون بمساعدة عملائنا على تحسين احتياجاتهم من معالجة المساحيق، وضمان الكفاءة والدقة وأعلى مستويات الجودة في كل منتج. سواء كنتم تعملون في مجال السيراميك أو الأدوية أو أي قطاع آخر يتطلب إنتاج مسحوق ناعم، فإن Epic Powder هي شريككم الموثوق لتقنيات الطحن المتطورة.
