Grafit har en bred vifte af næsten modstridende anvendelser. En allotrop af kulstof og et af verdens blødeste mineraler, dets anvendelser spænder fra skriveredskaber til smøremidler. Det kan gøres til en atomatyk cylinder af grafen, der er et superstyrke materiale, der anvendes i sportsudstyr. Grafit kan opføre sig som et metal og lede elektricitet, men også som et ikke-metal, der modstår høje temperaturer.
Krystallinsk struktur
Grafit forekommer naturligt som flager og vener i stenbrud eller som amorfe klumper. Den grundlæggende krystallinske struktur af grafit er et fladt ark stærkt bundne carbonatomer i sekskantede celler. Disse ark kaldes grafer og stables oven over hinanden for at skabe volumen, men de lodrette bånd mellem arkene er meget svage. Svagheden ved disse lodrette bindinger gør det muligt for arkene at spaltes og glide over hinanden. Men hvis et grafenark er justeret og rullet vandret, er det resulterende materiale 100 gange stærkere end stål.
Skrivning og kunstneres materiale
"Bly" blyantkerner er lavet af en blanding af ler og grafit. Løst spaltede grafitflager markerer papiret, og leret fungerer som et bindende materiale. Jo højere kernen i grafit er, jo blødere blyant og jo mørkere spor. Der er ingen bly i det, der kaldes blyblyanter. Navnet stammer fra Europa, da grafit blev kaldt "plumbago" eller "sort bly" på grund af dets metalliske udseende. Grafits anvendelse som markør stammer fra det 16. århundrede i det nordlige England, hvor den lokale legende hævder, at hyrder brugte en nyopdaget grafitaflejring til at markere får.
Smøremidler og ildfaste stoffer
Grafit reagerer med atmosfærisk vanddamp for at afsætte en tynd film over eventuelle tilstødende overflader og reducerer friktionen mellem dem. Det danner en suspension i olie og sænker friktionen mellem to bevægelige dele. Grafit fungerer på denne måde som et smøremiddel op til en temperatur på 787 grader Celsius (1.450 grader Fahrenheit) og som et anti-beslaglæggende materiale ved op til 1.315 grader Celsius (2.399 grader Fahrenheit). Grafit er et almindeligt ildfast materiale, fordi det modstår høje temperaturer uden at ændre sig kemisk. Det bruges i fremstillingsprocesser lige fra stål- og glasfremstilling til jernforarbejdning. Det er også en asbesterstatning i bilbremsebelægninger.
Lithium-ion-batterier
Lithium-ion-batterier har en lithiumkatode og en grafitanode. Når batteriet oplades, akkumuleres positivt ladede lithiumioner i elektrolytten - en lithiumsaltopløsning - omkring grafitanoden. En lithiumanode ville gøre et mere kraftfuldt batteri, men lithium udvides betydeligt, når det oplades. Over tid bliver lithiumkatodens overflade revnet og får lithiumioner til at slippe ud. Disse danner igen vækster kaldet dendritter i en proces, der kan kortslutte batteriet.
Grafenteknologi
Valsede enkeltgrafenark er 10 gange lettere såvel som 100 gange stærkere end stål. Et sådant rullet ark kaldes også grafen, og dette derivat af grafit er verdens stærkeste identificerede materiale og er blevet brugt til at lave superstyrke, letvægtssporter udstyr. Dens høje elektriske ledningsevne, lave lysabsorbans og kemiske modstandsdygtighed gør det til et ideelt materiale til fremtiden applikationer, herunder i medicinske implantater såsom kunstige hjerter, fleksible elektroniske enheder og fly dele.