Grafit má širokú škálu takmer rozporuplných použití. Allotrope uhlíka a jeden z najjemnejších minerálov na svete, jeho použitie siaha od písacích nástrojov až po mazivá. Môže sa z neho vyrobiť jeden atómový valec z grafénu, ktorý je veľmi pevným materiálom používaným v športových pomôckach. Grafit sa môže správať ako kov a viesť elektrinu, ale aj ako nekov, ktorý odoláva vysokým teplotám.
Kryštalická štruktúra
Grafit sa vyskytuje prirodzene ako vločky a žily v lomoch hornín alebo ako amorfné hrudky. Základnou kryštalickou štruktúrou grafitu je plochá vrstva silne viazaných atómov uhlíka v hexagonálnych bunkách. Tieto listy, ktoré sa nazývajú grafény, sa skladajú nad sebou, aby vytvorili objem, ale zvislé väzby medzi listami sú veľmi slabé. Slabosť týchto zvislých väzieb umožňuje, aby sa pláty štiepili a kĺzali po sebe. Ak je však grafénový plech vyrovnaný a zvinutý vodorovne, výsledný materiál je stokrát silnejší ako oceľ.
Písomné a umelecké materiály
Jadrá ceruzky „olovo“ sú vyrobené zo zmesi hliny a grafitu. Voľne štiepané grafitové vločky označujú papier a hlina pôsobí ako spojovací materiál. Čím vyšší je obsah grafitu v jadre, tým je ceruzka mäkšia a jej stopa tmavšia. V olovnatých ceruzkách nie je olovo. Názov vznikol v Európe, keď sa grafit kvôli jeho kovovému vzhľadu nazýval „plumbago“ alebo „čierne olovo“. Použitie grafitu ako značkovača sa datuje od 16. storočia v severnom Anglicku, kde miestna legenda hovorí, že pastieri používali na objavenie oviec novoobjavené grafitové ložisko.
Mazivá a žiaruvzdorné materiály
Grafit reaguje s atmosférickými vodnými parami, aby usadil tenký film na všetky susedné povrchy a znížil trenie medzi nimi. Vytvorí olejovú suspenziu a zníži trenie medzi dvoma pohyblivými časťami. Grafit funguje týmto spôsobom ako mazivo do teploty 787 stupňov Celzia (1 450 stupňov Fahrenheita) a ako materiál proti zadretiu až do 1 315 stupňov Celzia (2 399 stupňov Fahrenheita). Grafit je bežný žiaruvzdorný materiál, pretože odoláva vysokým teplotám bez chemickej zmeny. Používa sa vo výrobných procesoch od výroby ocele a skla až po spracovanie železa. Je tiež náhradou azbestu v brzdových obloženích automobilov.
Lítium-iónové batérie
Lítium-iónové batérie majú lítiovú katódu a grafitovú anódu. Keď sa batéria nabíja, okolo grafitovej anódy sa hromadia kladne nabité ióny lítia v elektrolyte - roztok lítnej soli. Lítiová anóda by vytvorila výkonnejšiu batériu, ale lítium sa po nabití značne rozšíri. V priebehu času povrch lítiovej katódy praskne a spôsobí únik iónov lítia. Tieto zase vytvárajú výrastky nazývané dendrity v procese, ktorý môže skratovať batériu.
Technológia grafénu
Valcované jednotlivé grafénové listy sú 10-krát ľahšie a rovnako ako 100-krát silnejšie ako oceľ. Takýto valcovaný plech sa tiež nazýva grafén a tento derivát grafitu je svetový najsilnejší identifikovaný materiál a bol použitý na výrobu supersilných a ľahkých športov vybavenie. Vďaka vysokej elektrickej vodivosti, nízkej absorpcii svetla a chemickej odolnosti je ideálnym materiálom pre budúcnosť aplikácie vrátane lekárskych implantátov, ako sú umelé srdce, flexibilné elektronické zariadenia a lietadlá časti.
