El grafito tiene una amplia variedad de usos casi contradictorios. Un alótropo del carbono y uno de los minerales más blandos del mundo, sus usos van desde útiles de escritura hasta lubricantes. Se puede convertir en un cilindro de grafeno de un átomo de espesor que es un material superresistente que se utiliza en equipos deportivos. El grafito puede comportarse como un metal y conducir la electricidad, pero también como un no metal que resiste altas temperaturas.
Estructura cristalina
El grafito se presenta de forma natural en forma de escamas y vetas dentro de las fracturas de las rocas o como bultos amorfos. La estructura cristalina básica del grafito es una hoja plana de átomos de carbono fuertemente unidos en celdas hexagonales. Llamados grafenos, estas hojas se apilan unas sobre otras para crear volumen, pero los enlaces verticales entre las hojas son muy débiles. La debilidad de estos enlaces verticales permite que las hojas se corten y se deslicen unas sobre otras. Sin embargo, si una hoja de grafeno se alinea y se enrolla horizontalmente, el material resultante es 100 veces más resistente que el acero.
Materiales de escritura y artistas
Los núcleos de lápiz “mina” están hechos de una mezcla de arcilla y grafito. Las escamas de grafito ligeramente divididas marcan el papel y la arcilla actúa como material aglutinante. Cuanto mayor sea el contenido de grafito del núcleo, más suave será el lápiz y más oscuro será su trazo. No hay plomo en lo que se conoce como lápices de mina. El nombre se originó en Europa cuando el grafito se denominó "plumbago" o "plomo negro" debido a su apariencia metálica. El uso del grafito como marcador data del siglo XVI en el norte de Inglaterra, donde la leyenda local dice que los pastores utilizaron un depósito de grafito recién descubierto para marcar ovejas.
Lubricantes y refractarios
El grafito reacciona con el vapor de agua atmosférico para depositar una película delgada sobre las superficies adyacentes y reduce la fricción entre ellas. Forma una suspensión en aceite y reduce la fricción entre dos partes móviles. El grafito funciona de esta manera como lubricante hasta una temperatura de 787 grados Celsius (1,450 grados Fahrenheit) y como material antiagarrotamiento hasta 1,315 grados Celsius (2,399 grados Fahrenheit). El grafito es un material refractario común porque resiste altas temperaturas sin cambiar químicamente. Se utiliza en procesos de fabricación que van desde la fabricación de acero y vidrio hasta el procesamiento del hierro. También es un sustituto del amianto en las pastillas de freno de los automóviles.
Baterías de iones de litio
Las baterías de iones de litio tienen un cátodo de litio y un ánodo de grafito. A medida que la batería se carga, los iones de litio cargados positivamente en el electrolito, una solución de sal de litio, se acumulan alrededor del ánodo de grafito. Un ánodo de litio haría una batería más potente, pero el litio se expande considerablemente cuando se carga. Con el tiempo, la superficie del cátodo de litio se agrieta, lo que hace que escapen los iones de litio. Estos, a su vez, forman crecimientos llamados dendritas en un proceso que puede provocar un cortocircuito en la batería.
Tecnología de grafeno
Las láminas de grafeno individuales enrolladas son 10 veces más ligeras y 100 veces más resistentes que el acero. Una hoja enrollada de este tipo también se conoce como grafeno, y este derivado del grafito es el material identificado más fuerte y se ha utilizado para hacer deportes ligeros y superresistentes equipo. Su alta conductividad eléctrica, baja absorbancia de luz y resistencia química lo convierten en un material ideal para el futuro. aplicaciones, incluso en implantes médicos como corazones artificiales, dispositivos electrónicos flexibles y aviones partes.