مواد تشکیل دهنده مداد چیست؟

ستاره | سرویس محتوای کمک درسی – مداد از آن جمله لوازم التحریر‌های محبوب است که نه تنها در مدرسه که در بسیاری از مشاغل و کار‌های هنری کاربرد دارد. از مداد می‌توان روی سطوح مختلف همچون چوب، کاغذ، مقوا، کاشی، ورق‌های فلزی و… استفاده کرد. با این وجود مداد عمدتا برای طراحی و نقاشی مورد استفاده قرار می‌گیرد و مهمترین مزیت آن کاربرد آسان و قابلیت پاک کردن آن با پاک کن است. در این مقاله با مواد تشکیل دهنده مداد و دانستنی‌های دیگری در مورد آن آشنا خواهید شد.

مواد تشکیل دهنده مداد چیست؟

مداد یک وسیله نوشتن است که با گرافیت پوشیده شده از چوب یا کاغذ درست می‌شود. بخش اصلی تشکیل دهنده مداد مغز گرافیتی آن است که برای درجه بندی نرمی و سفتی با مقادیر متفاوتی از خاک رس ترکیب می‌شود. میزان زمان حرارت دیدن گرافیت نیز بر سختی مداد تأثیر می‌گذارد.

گرافیت یکی از دگرشکلی های کربن است. از آنجا که سیاه رنگ و نرم است از آن در ساخت مغز مداد استفاده می کنند. گرافیت از ۶ اتم کربن ایجاد شده است که با پیوند کوالانسی به هم متصل هستند و نمی توانند با کربنی خارج از این لایه پیوند کوالانسی تشکیل دهند و هر لایه آن تنها از طریق یک پیوند ضعیف (پیوند واندروالس) به لایه‌های زیرین متصل است. این ویژگی سبب می‌شود که ساختار لایه‌ای در گرافیت ایجاد شود که به سادگی بر روی هم می لغزند و خاصیت نرمی و روان کنندگی به آن بدهند.

جالب است بدانید اگر گرافیت تحت فشار و درجه حرارت کافی قرار بگیرد ، به یک الماس تبدیل می شود. اما گرافیت بر خلاف الماس رسانای الکتریکی است و به غیر از مغز مداد گرافیتی از آن در ساخت قطعات الکتریکی ، رنگ ها، چدن ها و باتری، لنت ترمز و… استفاده می شود.

چرا کربن مغز مداد یا گرافیت رساناست؟

وجود یون یا وجود الکترون آزاد سبب رسانایی برق می‌شود. ساختار مولکولی الماس فاقد این دو است اما در هر اتم کربن موجود در گرافیت یک الکترون آزاد وجود دارد که موجب می‌شود گرافیت تنها غیر فلز رسانای برق باشد.

در گرافیت، هر اتم کربن در لایه ظرفیت خود ۴ اوربیتال تک الکترونی دارد. علت خاصیت رسانایی کربن مغز مداد یا گرافیت این است که در هر لایه، یک اتم کربن با سه پیوند یگانه به سه اتم کربن دیگر متصل است و اوربیتال تک الکترونی چهارم که عمود بر صفحه است با اوربیتال تک الکترونی چهارم کربن مجاور به صورت رزونانس همپوشانی می‌کند. در واقع این اوربیتال‌های چهارم تک الکترونی یا الکترون‌های غیر مستقر هستند که موجب رسانایی آن می‌شوند، به این ترتیب که با ورود یک الکترون به گرافیت، یک الکترون از طرف دیگر خارج می‌گردد.

گرافیت همچنین به خاطر وجود الکترون‌های آزاد، رسانایی گرامایی بالایی دارد. اما از این جهت که مكانیسم انتقال گرما با الكتریسیته فرق دارد، رسانایی گرمایی الماس از گرافیت بیشتر است. در الماس انتقال گرما نتیجه ایجاد انرژی گرمایی در شبكه الماس است. 

گرافیت را با خاک رس ترکیب می‌کنند. هر چه میزان خاک رس ترکیب شده با گرافیت مغز مداد بیشتر باشد، مداد سخت‌تر می‌شود؛ این مداد سیاهی کمتر و سختی بیشتری دارد و می‌توان نوک آن را بسیار تیز کرد. اگر مقدار گرافیت بیشتر و مقدار خاک رس کمتر شود مداد نرم‌تر و سیاه‌تر خواهد شد و نمی‌توان با آن خطوط بسیار ظریف و دقیق رسم کرد. از این نوع مداد بیشتر در طراحی با مداد سیاه می‌شود.

امروزه برای کارایی بهتر و ماندگارتر شدن مداد مغزی آن را بعد از پخت به موم آغشته می‌کنند. سپس مغزی را با چسب در داخل چوب محکم می‌کنند.

برای ساخت رویه مداد معمولا از چوب و اغلب از چوب درخت سرو استفاده می‌شود؛ چرا که تراشیدنش آسان‌تر است. چوب مداد با مقطع گرد یا شش ضلعی برش زده می‌شود. امروزه برای ساخت مداد به جای چوب از کاغذ و روزنامه‌های باطله نیز استفاده می‌شود و از آن جهت که به حفظ درختان کمک می‌کند، به آن‌ها مداد سبز گفته می‌شود.

به طور کلی کارخانه‌های ساخت مداد ممکن است فرمول مخصوص به خود را برای ساخت مداد داشته باشند، اما نتیجه تقریبا مشابه است.

آیا در مداد سرب وجود دارد؟

برخی مواقع به مداد‌های سیاه، مداد سربی گفته می‌شود که درست نیست، زیرا هیچ سربی در یک مداد گرافیتی وجود ندارد. از آنجا که گرافیت به سنگ‌های سربی شباهت دارد، در قدیم به مداد‌های گرافیتی، مداد سربی می‌گفتند.

انواع مداد بسته به میزان سختی

همان طور که در بالا اشاره شد میزان گرافیت موجود در مداد، سختی، سیاهی و نوع مصرف آن را تعیین می‌کند. بعضی از مداد‌ها برای کار نقاشان و طراحان ساخته می‌شوند و در آن‌ها معمولا گرافیت مرغوب‌تری که خالص‌ و نرم‌ است، به کار می‌رود. مغز برخی از این مداد‌ها ممکن است قطر بیشتری نسبت به سایر مداد‌ها داشته باشد. قطر استاندارد مغز مداد معمولا ۲ میلی‌متر، ولی مغز برخی از مداد‌های طراحی ممکن است ۳ یا ۴ میلی‌متر باشد. مداد‌ها بر اساس نرمی و سفتی به شکل زیر نامگذاری می‌شوند.

درجه سختی و سیاهی مداد از ۹H (بسیار سخت) تا ۹B (بسیار نرم) دسته‌بندی می‌شود. 

انواع دیگری از مداد

• مداد‌های ذغالی که توسط هنرمندان مورد استفاده قرار می‌گیرد، از شکل دیگری از کربن ساخته شده که بیشتر شبیه به ذغال است. مداد‌های ذغالی بسیار نرم‌تر از مداد‌های گرافیتی حتی مداد‌های بسیار نرم مانند ۸B، هستند و می‌توان با آن‌ها تیرگی زیادی روی کاغذ ایجاد کرد.
• مداد رنگی که هم توسط هنرمندان مورد استفاده قرار می‌گیرد و هم مورد علاقه کودکان و دانش آموزان است. مداد رنگی نیز از طریق فرآیند مشابه ساخت مداد سیاه تهیه می‌شود و ترکیبات آن پودر رنگ، خاک رس و موم است. مداد رنگی در مجموعه‌های ۱۲، ۲۴، ۳۶، ۴۸ رنگ وجود دارد، اما مجموعه‌هایی شامل ۱۲۰ رنگ مختلف نیز برای استفاده هنرمندان وجود دارد.
• مداد‌های آب رنگی که در ترکیب با آب، رنگ‌هایی مانند آبرنگ ایجاد می‌کند و قابل شستشو هستند.
• مداد‌های آرایشی که با رنگ‌های مخصوص برای اهداف آرایشی ساخته می‌شوند مانند مداد چشم یا مداد لب.
• مداد‌های پاستیل نوع دیگری از مداد‌های رنگی شبیه به گچ است که مخصوصا روی کاغذ‌های تیره جلوه خاصی دارد.

تاریخچه مداد

سابقه اولین مداد‌های گرافیتی به بیش از ۳۰۰ سال پیش باز می‌گردد که گرافیتی بدون روکش چوبی بودند، اما اولین مداد گرافیتی چوبی را یک نجار به نام فردریش استدلر (Friedrich Staedler) در سال ۱۶۶۲ اختراع و آن را در جلسات شورای نورنبرگ انگستان رونمایی کرد. بعد از انقلاب فرانسه که میان فرانسه و انگلستان خصومت ایجاد شد، صادرات گرافیت از انگلستان به فرانسه متوقف شد، از این رو یک شیمیدان فرانسوی به نام کنته روشی اختراع کرد تا بتوان هنگام ساخت مداد در مصرف گرافیت صرفه جویی کرد. او در سال ۱۷۹۵ توانست از ترکیب کردن و پختن گرافیت و خاک رس مغزی مداد ساخته و مداد‌های امروزی به بازار آمد.

و در نهایت حقایقی در مورد مداد

• مداد‌ها از جمله لوازم التحریرهای ارزان قیمت هستند.
• درجات سختی و نرمی متفاوتی برای مداد‌ها وجود دارد.
• مداد‌ها در انواع و طرح‌های مختلف در دسترس هستند.
• استفاده از مداد آسان است.
• مداد در هر دما و در هر مکانی حتی در فضا می‌نویسد.
• هیچ اشتباهی وجود ندارد! چرا که می‌توانید اشتباهات مداد را پاک کنید.
• با یک مداد می‌توان یک خط به طول ۵۰۰۰۰ متر کشید.