מה השימושים בגרפיט?

לגרפיט מגוון רחב של שימושים כמעט סותרים. אלוטרופ של פחמן ואחד המינרלים הרכים בעולם, השימושים בו נעים בין כלי כתיבה לחומרי סיכה. ניתן להפוך אותו לגליל של גרפן בעובי אטום אחד שהוא חומר בעל חוזק-על המשמש בציוד ספורט. גרפיט יכול להתנהג כמו מתכת ולהוביל חשמל אך גם כאל מתכתי העמיד בפני טמפרטורות גבוהות.

גרפיט מופיע באופן טבעי כפתיתים וורידים בתוך שברים בסלע או כגושים אמורפיים. המבנה הגבישי הבסיסי של גרפיט הוא יריעה שטוחה של אטומי פחמן קשורים חזק בתאים משושים. נקרא גרפים, גיליונות אלה נערמים זה מעל זה כדי ליצור נפח, אך הקשרים האנכיים בין הגיליונות חלשים מאוד. חולשתם של הקשרים האנכיים הללו מאפשרת לירידות להידבק ולהחליק זו על זו. עם זאת, אם יריעת גרפן מיושרת ומגלגלת אופקית, החומר המתקבל חזק פי 100 מפלדה.

ליבות עיפרון "עופרת" עשויות מתערובת של חימר וגרפיט. פתיתי גרפיט שנבקעו בצורה רופפת מסמנים את הנייר, והחימר משמש כחומר מחייב. ככל שתוכן הגרפיט של הליבה גבוה יותר, כך העיפרון רך יותר ועקבותיו כהים יותר. אין שום עופרת במה שמכונה עפרונות עופרת. מקור השם באירופה כאשר הגרפיט נקרא "פלומבגו" או "עופרת שחורה" בגלל מראהו המתכתי. השימוש בגרפיט כסמן הוא מהמאה ה -16 בצפון אנגליה, שם קובעת האגדה המקומית כי רועים השתמשו במאגר גרפיט שהתגלה לאחרונה כדי לסמן כבשים.

גרפיט מגיב עם אדי מים אטמוספריים כדי להפקיד סרט דק על כל משטחים סמוכים ומפחית את החיכוך ביניהם. הוא יוצר מתלה בשמן ומוריד חיכוך בין שני חלקים נעים. גרפיט פועל בצורה זו כחומר סיכה עד לטמפרטורה של 787 מעלות צלזיוס (1,450 מעלות פרנהייט) וכחומר נגד תפיסה עד 1,315 מעלות צלזיוס (2,399 מעלות פרנהייט). גרפיט הוא חומר עקשן נפוץ מכיוון שהוא עומד בטמפרטורות גבוהות מבלי לשנות כימית. הוא משמש בתהליכי ייצור הנעים בין ייצור פלדה וזכוכית לעיבוד ברזל. זהו גם תחליף לאסבסט בחיפויי הבלמים לרכב.

לסוללות ליתיום יון יש קתודת ליתיום ואנודה גרפיט. כאשר הסוללה נטענת, יוני ליתיום טעונים בחיוב באלקטרוליט - תמיסת מלח ליתיום - מצטברים סביב אנודת הגרפיט. אנודת ליתיום תייצר סוללה חזקה יותר, אך ליתיום מתרחב במידה ניכרת. עם הזמן פני השטח של קתודת הליתיום נסדקים וגורמים ליוני ליתיום להימלט. אלה בתורם גידולים הנקראים דנדריטים בתהליך שיכול לקצר את הסוללה.

יריעות גרפן בודדות מגולגלות הן קלות פי 10 וחזקות פי 100 מפלדה. גיליון מגולגל שכזה מכונה גם גרפן, ונגזרת זו של גרפיט היא של העולם החומר שזוהה הכי חזק ושימש ליצירת ספורט סופר-חוזק וקל משקל צִיוּד. מוליכות חשמלית גבוהה, ספיגת אור נמוכה ועמידות כימית הופכים אותו לחומר אידיאלי לעתיד יישומים, כולל בשתלים רפואיים כמו לבבות מלאכותיים, מכשירים אלקטרוניים גמישים וכלי טיס חלקים.