Kādi ir grafīta izmantošanas veidi?

Grafītam ir visdažādākie gandrīz pretrunīgi lietojumi. Oglekļa un viena no pasaules maigākajām minerālvielām tā pielietojums ir no rakstāmpiederumiem līdz smērvielām. No tā var izgatavot viena atoma biezu grafēna cilindru, kas ir īpaši izturīgs materiāls, ko izmanto sporta aprīkojumā. Grafīts var izturēties kā metāls un vadīt elektrību, bet arī kā nemetāls, kas iztur augstu temperatūru.

Grafīts dabiski rodas kā pārslas un dzīslas iežu lūzumos vai kā amorfas kunkuļi. Grafīta pamata kristāliskā struktūra ir plakana loksne ar stipri saistītiem oglekļa atomiem sešstūra šūnās. Sauktas par grafēniem, šīs loksnes sakrauj viena virs otras, lai izveidotu apjomu, bet vertikālās saites starp loksnēm ir ļoti vājas. Šo vertikālo saišu vājums ļauj loksnēm šķelties un slīdēt viena virs otras. Tomēr, ja grafēna loksne ir izlīdzināta un velmēta horizontāli, iegūtais materiāls ir 100 reizes stiprāks nekā tērauds.

“Svina” zīmuļu serdes ir izgatavotas no māla un grafīta maisījuma. Brīvi sašķeltas grafīta pārslas iezīmē papīru, un māls darbojas kā saistošs materiāls. Jo augstāks ir grafīta saturs serdē, jo mīkstāks ir zīmulis un tumšāks ir tā pēdas. Tā sauktajos svina zīmuļos nav svina. Šis nosaukums radās Eiropā, kad grafītu tā metāliskā izskata dēļ sauca par “plumbago” vai “melno svinu”. Grafīts kā marķieris tiek izmantots 16. gadsimtā Anglijas ziemeļos, kur vietējā leģenda vēsta, ka gani aitu apzīmēšanai izmantoja nesen atklātu grafīta atradni.

Grafīts reaģē ar atmosfēras ūdens tvaikiem, lai uz visām blakus esošajām virsmām nogulsnētu plānu plēvi un samazinātu berzi starp tām. Tas veido suspensiju eļļā un samazina berzi starp divām kustīgām daļām. Grafīts šādā veidā darbojas kā smērviela līdz temperatūrai 787 grādi pēc Celsija (1450 grādi pēc Fārenheita) un kā pretizķeršanās materiāls līdz 1315 grādiem pēc Celsija (2399 grādi pēc Fārenheita). Grafīts ir izplatīts ugunsizturīgs materiāls, jo tas iztur augstu temperatūru, nemainoties ķīmiski. To izmanto ražošanas procesos, sākot no tērauda un stikla izgatavošanas līdz dzelzs apstrādei. Tas ir arī azbesta aizstājējs automobiļu bremžu uzlikās.

Litija jonu akumulatoriem ir litija katods un grafīta anods. Akumulatoram uzlādējoties, pozitīvi uzlādēti litija joni elektrolītā - litija sāls šķīdumā - uzkrājas ap grafīta anodu. Litija anods padarītu jaudīgāku akumulatoru, bet uzlādējot, litijs ievērojami paplašinās. Laika gaitā litija katoda virsma kļūst saplaisājusi, izraisot litija jonu izkļūšanu. Tie savukārt veido izaugumus, ko sauc par dendritiem procesā, kas var īssavienot akumulatoru.

Velmētas vienas grafēna loksnes ir 10 reizes vieglākas, kā arī 100 reizes stiprākas nekā tērauds. Šādu velmētu loksni sauc arī par grafēnu, un šis grafīta atvasinājums ir pasaules visspēcīgākais identificētais materiāls un ir izmantots, lai veiktu īpaši izturīgus, vieglus sporta veidus aprīkojumu. Tā augstā elektrovadītspēja, zemā gaismas absorbcija un ķīmiskā izturība padara to par ideālu materiālu nākotnei lietojumi, tostarp medicīniskos implantos, piemēram, mākslīgās sirdīs, elastīgās elektroniskās ierīcēs un lidmašīnās daļas.