Kakšna je uporaba grafita?

Grafit ima široko paleto skoraj nasprotujočih si uporab. Kot alotrop ogljika in eden najmehkejših mineralov na svetu se uporablja od pisalnih pripomočkov do maziv. Iz njega je mogoče izdelati en atom debel valj grafena, ki je super trdni material, ki se uporablja v športni opremi. Grafit se lahko obnaša kot kovina in prevaja elektriko, pa tudi kot nekovina, ki je odporna na visoke temperature.

Grafit se naravno pojavlja kot kosmiči in žile v prelomih kamnin ali kot amorfne grudice. Osnovna kristalna struktura grafita je ravna folija močno vezanih ogljikovih atomov v šesterokotnih celicah. Ti listi se imenujejo grafeni, da se nalagajo drug nad drugim, da ustvarijo prostornino, vendar so navpične vezi med listi zelo šibke. Šibkost teh navpičnih vezi omogoča, da se listi cepijo in drsijo drug čez drugega. Če pa je grafenska folija poravnana in valjana vodoravno, je nastali material 100-krat močnejši od jekla.

Svinčena jedra svinčnika so narejena iz mešanice gline in grafita. Ohlapno razcepljeni grafitni kosmiči označujejo papir, glina pa deluje kot vezni material. Večja kot je vsebnost grafita v jedru, mehkejši je svinčnik in temnejša je njegova sled. V tako imenovanih svinčenih svinčnikih ni svinca. Ime je nastalo v Evropi, ko so grafit zaradi svoje kovinske podobe poimenovali "plumbago" ali "črni svinec". Uporaba grafita kot označevalca izvira iz 16. stoletja v severni Angliji, kjer lokalna legenda navaja, da so pastirji z novoodkritim nahajališčem grafita označevali ovce.

Grafit reagira z atmosfersko vodno paro, da nanese tanko plast na sosednje površine in zmanjša trenje med njimi. V olju tvori suspenzijo in zmanjšuje trenje med dvema gibljivima delima. Grafit na ta način deluje kot mazivo do temperature 787 stopinj Celzija (1.450 stopinj Fahrenheita) in kot sredstvo proti zapiranju do 1.315 stopinj Celzija (2.399 stopinj Fahrenheita). Grafit je pogost ognjevzdržen material, ker vzdrži visoke temperature, ne da bi se kemično spreminjal. Uporablja se v proizvodnih procesih, od izdelave jekla in stekla do predelave železa. Je tudi nadomestek azbesta v zavornih oblogah avtomobilov.

Litij-ionske baterije imajo litijevo katodo in grafitno anodo. Ko se baterija polni, se okoli grafitne anode kopičijo pozitivno nabiti litijevi ioni v elektrolitu - raztopina litijeve soli. Litijeva anoda bi bila močnejša baterija, vendar se litij ob polnjenju znatno razširi. Sčasoma površina litijeve katode razpoka, zaradi česar litijevi ioni pobegnejo. Ti pa v procesu, ki lahko povzroči kratek stik baterije, tvorijo izrastke, imenovane dendriti.

Valjani enojni grafenski listi so 10-krat lažji in tudi 100-krat močnejši od jekla. Tako valjani list se imenuje tudi grafen, ta derivat grafita pa je svetovni najmočnejši identificiran material in je bil uporabljen za super močne in lahke športe opremo. Zaradi visoke električne prevodnosti, nizke absorpcije svetlobe in kemične odpornosti je idealen material za prihodnost aplikacije, vključno z medicinskimi vsadki, kot so umetna srca, prilagodljive elektronske naprave in letala deli.