グラファイトには、ほぼ矛盾するさまざまな用途があります。 炭素の同素体であり、世界で最も柔らかい鉱物の1つであり、その用途は筆記具から潤滑剤まで多岐にわたります。 スポーツ用品に使用される超強力材料であるグラフェンの1原子厚のシリンダーに作ることができます。 グラファイトは金属のように振る舞い、電気を通すだけでなく、高温に耐える非金属としても機能します。
結晶構造
グラファイトは、岩石の割れ目内のフレークや鉱脈として、またはアモルファスの塊として自然に発生します。 グラファイトの基本的な結晶構造は、六角形のセル内に強く結合した炭素原子の平らなシートです。 グラフェンと呼ばれるこれらのシートは互いに重なり合ってボリュームを作りますが、シート間の垂直方向の結合は非常に弱いです。 これらの垂直結合の弱さにより、シートが互いに劈開してスライドすることができます。 ただし、グラフェンシートを水平に並べて圧延すると、得られる材料は鋼の100倍の強度になります。
執筆およびアーティストの資料
「リード」シャープペンシルの芯は、粘土とグラファイトの混合物でできています。 ゆるく劈開されたグラファイトフレークが紙に印を付け、粘土が結合材料として機能します。 コアのグラファイト含有量が高いほど、鉛筆は柔らかくなり、トレースは暗くなります。 シャープペンシルと呼ばれるものには鉛がありません。 この名前は、グラファイトがその金属的な外観から「ルリマツリ」または「ブラックリード」と呼ばれたときにヨーロッパで付けられました。 マーカーとしてのグラファイトの使用は、イギリス北部で16世紀にさかのぼります。地元の伝説によると、羊飼いは新しく発見されたグラファイトの堆積物を使用して羊に印を付けました。
潤滑剤と耐火物
グラファイトは大気中の水蒸気と反応して、隣接する表面に薄膜を堆積させ、それらの間の摩擦を減らします。 オイルに懸濁液を形成し、2つの可動部品間の摩擦を低減します。 グラファイトは、このように、摂氏787度（華氏1,450度）までの潤滑剤として、また摂氏1,315度（華氏2,399度）までの焼き付き防止材料として機能します。 グラファイトは、化学的に変化することなく高温に耐えるため、一般的な耐火材料です。 鉄鋼・ガラス製造から鉄加工までの製造工程で使用されています。 また、自動車のブレーキライニングのアスベスト代替品でもあります。
リチウムイオン電池
リチウムイオン電池には、リチウムカソードとグラファイトアノードがあります。 バッテリーが充電されると、電解液中の正に帯電したリチウムイオン（リチウム塩溶液）がグラファイトアノードの周りに蓄積します。 リチウムアノードはより強力なバッテリーになりますが、充電するとリチウムはかなり膨張します。 時間の経過とともに、リチウムカソードの表面にひびが入り、リチウムイオンが漏れます。 これらは次に、バッテリーを短絡させる可能性のあるプロセスでデンドライトと呼ばれる成長を形成します。
グラフェンテクノロジー
圧延された単一のグラフェンシートは、スチールの10倍の軽量で、100倍の強度があります。 このような圧延シートはグラフェンとも呼ばれ、このグラファイトの派生物は世界の 最強の識別された素材であり、超強力で軽量なスポーツを作るために使用されています 装置。 その高い導電性、低い吸光度、および耐薬品性により、将来の理想的な材料になります 人工心臓、フレキシブル電子機器、航空機などの医療用インプラントを含むアプリケーション 部品。