Grafit ima široku paletu gotovo kontradiktornih namjena. Alotrop ugljika i jedan od najmekših minerala na svijetu, koristi se od pištolja do maziva. Može se napraviti od jednog atoma debelog cilindra grafena koji je materijal super čvrstoće koji se koristi u sportskoj opremi. Grafit se može ponašati poput metala i provoditi električnu energiju, ali i kao nemetal koji se odupire visokim temperaturama.
Kristalna struktura
Grafit se prirodno javlja kao pahuljice i žile unutar lomova stijena ili kao amorfne grudice. Osnovna kristalna struktura grafita je ravni lim čvrsto vezanih atoma ugljika u heksagonalnim stanicama. Nazvani grafenom, ti se listovi slažu jedan iznad drugog kako bi stvorili volumen, ali vertikalne veze između listova vrlo su slabe. Slabost ovih vertikalnih spojeva omogućuje da se listovi cijepe i klize jedni preko drugih. Međutim, ako je grafenski lim poravnat i valjan vodoravno, dobiveni materijal je 100 puta jači od čelika.
Pisanje i umjetnički materijali
Jezgre olovnih olova izrađene su od mješavine gline i grafita. Labavo cijepane grafitne pahuljice označavaju papir, a glina djeluje kao vezivni materijal. Što je veći sadržaj grafita u jezgri, olovka je mekša i trag joj je tamniji. Nema olova u onim što su poznate kao olovne olovke. Ime je nastalo u Europi kada se grafit zbog svog metalnog izgleda nazivao "orah" ili "crno olovo". Upotreba grafita kao markera datira iz 16. stoljeća u sjevernoj Engleskoj, gdje lokalna legenda navodi da su pastiri koristili novootkriveno ležište grafita za obilježavanje ovaca.
Maziva i vatrostalni materijali
Grafit reagira s atmosferskom vodenom parom da taloži tanak film na bilo koje susjedne površine i smanjuje trenje između njih. Tvori suspenziju u ulju i smanjuje trenje između dva pokretna dijela. Grafit na ovaj način djeluje kao mazivo do temperature od 787 Celzijevih stupnjeva (1.450 stupnjeva Fahrenheita) i kao protuzrni materijal na do 1.315 Celzijevih stupnjeva (2.399 stupnjeva Fahrenheita). Grafit je čest vatrostalni materijal jer podnosi visoke temperature bez kemijskih promjena. Koristi se u proizvodnim procesima, od izrade čelika i stakla do obrade željeza. Također je zamjena azbesta u oblogama automobilskih kočnica.
Litij-jonske baterije
Litij-ionske baterije imaju litij-katodu i grafitnu anodu. Dok se baterija puni, pozitivno nabijeni litijevi ioni u elektrolitu - otopina litijeve soli - nakupljaju se oko grafitne anode. Litijeva anoda stvorila bi snažniju bateriju, ali litij se znatno širi kad se puni. S vremenom površina litijeve katode pukne, što uzrokuje izlaz litijevih iona. Oni pak stvaraju izrasline zvane dendriti u procesu koji može dovesti do kratkog spoja baterije.
Graphene Technology
Valjani pojedinačni grafenski listovi 10 puta su lakši, ali i 100 puta čvršći od čelika. Takav valjani lim naziva se i grafenom, a ovaj je derivat grafita svjetski najjači identificirani materijal i korišten je za superjake i lagane sportove oprema. Visoka električna vodljivost, slaba apsorbancija svjetlosti i kemijska otpornost čine ga idealnim materijalom za budućnost primjene, uključujući medicinske implantate poput umjetnih srca, fleksibilnih elektroničkih uređaja i zrakoplova dijelovi.
