Care sunt utilizările grafitului?

Grafitul are o mare varietate de utilizări aproape contradictorii. Un alotrop de carbon și unul dintre cele mai moi minerale din lume, utilizările sale variază de la instrumente de scriere la lubrifianți. Poate fi transformat într-un cilindru de grafen cu un atom de grosime, care este un material cu rezistență superioară folosit în echipamentele sportive. Grafitul se poate comporta ca un metal și poate conduce electricitatea, dar și ca un nemetal care rezistă la temperaturi ridicate.

Grafitul apare în mod natural ca fulgi și vene în fracturile de rocă sau ca bulgări amorfe. Structura cristalină de bază a grafitului este o foaie plană de atomi de carbon puternic legați în celule hexagonale. Denumite grafene, aceste foi se stivuiesc una peste alta pentru a crea volum, dar legăturile verticale dintre foi sunt foarte slabe. Slăbiciunea acestor legături verticale permite foilor să se despice și să alunece una peste alta. Cu toate acestea, dacă o foaie de grafen este aliniată și rulată orizontal, materialul rezultat este de 100 de ori mai puternic decât oțelul.

Miezurile de creion „Plumb” sunt formate dintr-un amestec de lut și grafit. Fulgi de grafit scindați slab marchează hârtia, iar lutul acționează ca un material de legare. Cu cât conținutul de grafit al miezului este mai mare, cu atât creionul este mai moale și cu atât este mai întunecată. Nu există plumb în ceea ce este cunoscut sub numele de creioane de plumb. Numele a luat naștere în Europa când grafitul a fost numit „plumbago” sau „plumb negru” din cauza aspectului său metalic. Utilizarea grafitului ca marcator datează din secolul al XVI-lea în nordul Angliei, unde legenda locală afirmă că păstorii au folosit un depozit de grafit nou descoperit pentru a marca oile.

Grafitul reacționează cu vaporii de apă atmosferici pentru a depune o peliculă subțire pe orice suprafață adiacentă și reduce fricțiunea dintre ele. Formează o suspensie în ulei și scade fricțiunea între două părți în mișcare. Grafitul funcționează în acest fel ca un lubrifiant până la o temperatură de 787 grade Celsius (1.450 grade Fahrenheit) și ca un material anti-confiscare până la 1.315 grade Celsius (2.399 grade Fahrenheit). Grafitul este un material refractar obișnuit, deoarece rezistă la temperaturi ridicate fără a se schimba chimic. Este utilizat în procesele de fabricație, de la fabricarea oțelului și sticlei la prelucrarea fierului. Este, de asemenea, un înlocuitor de azbest în garniturile de frână ale automobilelor.

Bateriile litiu-ion au un catod de litiu și un anod de grafit. Pe măsură ce bateria se încarcă, ionii de litiu încărcați pozitiv în electrolit - o soluție de sare de litiu - se acumulează în jurul anodului de grafit. Un anod de litiu ar face o baterie mai puternică, dar litiul se extinde considerabil la încărcare. În timp, suprafața catodului de litiu devine crăpată, provocând scăparea ionilor de litiu. Acestea la rândul lor formează creșteri numite dendrite într-un proces care poate scurtcircuita bateria.

Foi de grafen laminate simple sunt de 10 ori mai ușoare, precum și de 100 de ori mai puternice decât oțelul. O astfel de foaie laminată este denumită și grafen, iar acest derivat al grafitului este al lumii cel mai puternic material identificat și a fost folosit pentru a face sporturi super-rezistente și ușoare echipament. Conductivitatea electrică ridicată, absorbția redusă a luminii și rezistența chimică îl fac un material ideal pentru viitor aplicații, inclusiv în implanturi medicale precum inimi artificiale, dispozitive electronice flexibile și aeronave părți.