Grafitas turi daugybę beveik prieštaringų naudojimo būdų. Anglies alotropas ir vienas minkščiausių mineralų pasaulyje, jo panaudojimas svyruoja nuo rašymo priemonių iki tepalų. Iš jo galima pagaminti vieno atomo storio grafeno cilindrą, kuris yra itin stipri medžiaga, naudojama sporto įrangoje. Grafitas gali elgtis kaip metalas ir praleisti elektrą, bet ir kaip nemetalas, atsparus aukštai temperatūrai.
Kristalinė struktūra
Grafitas natūraliai atsiranda kaip dribsniai ir gyslos uolienų lūžimuose arba kaip amorfiniai gabalėliai. Pagrindinė kristalinė grafito struktūra yra plokščias stipriai sujungtų anglies atomų lakštas šešiakampėse ląstelėse. Vadinami grafenais, šie lakštai kaupiasi vienas virš kito, kad sukurtų tūrį, tačiau vertikalūs ryšiai tarp lakštų yra labai silpni. Šių vertikalių ryšių silpnumas suteikia galimybę lapams skilti ir slinkti vienas virš kito. Tačiau, jei grafeno lakštas sulygiuojamas ir valcuojamas horizontaliai, gaunama medžiaga yra 100 kartų stipresnė nei plienas.
Rašymas ir menininkų medžiaga
„Švino“ pieštuko šerdys pagamintos iš molio ir grafito mišinio. Laisvai supjaustyti grafito dribsniai žymi popierių, o molis veikia kaip rišamoji medžiaga. Kuo didesnis grafito kiekis šerdyje, tuo minkštesnis pieštukas ir tamsesnis jo pėdsakas. Vadinamuosiuose švino pieštukuose nėra švino. Pavadinimas atsirado Europoje, kai grafitas dėl metalinės išvaizdos buvo vadinamas „plumbago“ arba „juodasis švinas“. Grafito naudojimas kaip žymeklis datuojamas XVI amžiuje šiaurės Anglijoje, kur vietinė legenda teigia, kad piemenys avims žymėti naudojo naujai atrastą grafito telkinį.
Tepalai ir ugniai atsparios medžiagos
Grafitas reaguoja su atmosferos vandens garais, nusodindamas ploną plėvelę ant bet kokių gretimų paviršių ir sumažina trintį tarp jų. Tai sudaro aliejaus suspensiją ir sumažina trintį tarp dviejų judančių dalių. Grafitas tokiu būdu veikia kaip lubrikantas iki 787 laipsnių Celsijaus (1450 laipsnių pagal Celsijų) temperatūros ir kaip antifiksuojanti medžiaga iki 1315 laipsnių Celsijaus (2399 laipsniai pagal Celsijų). Grafitas yra įprasta ugniai atspari medžiaga, nes ji atlaiko aukštą temperatūrą, nesikeičiant chemiškai. Jis naudojamas gamybos procesuose nuo plieno ir stiklo gamybos iki geležies apdirbimo. Jis taip pat yra asbesto pakaitalas automobilių stabdžių kaladėlėse.
Ličio jonų baterijos
Ličio jonų baterijose yra ličio katodas ir grafito anodas. Įkraunant akumuliatorių, teigiamai įkrauti ličio jonai elektrolite - ličio druskos tirpalas - kaupiasi aplink grafito anodą. Ličio anodas būtų galingesnė baterija, tačiau įkraunamas ličio stipriai išsiplečia. Laikui bėgant ličio katodo paviršius sutrūkinėja, todėl ličio jonai išbėga. Tai savo ruožtu formuoja išaugas, vadinamus dendritais procese, kuris gali trumpai jungti akumuliatorių.
Grafeno technologija
Valcuoti pavieniai grafeno lakštai yra 10 kartų lengvesni, taip pat 100 kartų tvirtesni nei plienas. Toks valcuotas lakštas taip pat vadinamas grafenu, o šis grafito darinys yra pasaulio stipriausia identifikuota medžiaga ir buvo naudojama ypač stiprioms, lengvoms sporto šakoms gaminti įranga. Dėl didelio elektros laidumo, mažo šviesos sugeriamumo ir atsparumo chemikalams tai yra ideali medžiaga ateityje programas, įskaitant medicininius implantus, tokius kaip dirbtinės širdys, lankstūs elektroniniai prietaisai ir orlaiviai dalys.