Графіт має широкий спектр майже суперечливих застосувань. Алотроп вуглецю та один з найм'якших мінералів у світі, його використання варіюється від інструментів для написання до мастильних матеріалів. З нього можна зробити циліндр із графеном товщиною в один атом, який є надміцним матеріалом, що використовується в спортивному спорядженні. Графіт може поводитися як метал і проводити електрику, а також як неметал, який протистоїть високим температурам.
Кристалічна структура
Графіт зустрічається природним чином у вигляді пластівців і прожилок у переломах гірських порід або у вигляді аморфних грудочок. Основною кристалічною структурою графіту є плоский лист міцно зв’язаних атомів вуглецю в гексагональних клітинах. Ці листи, які називаються графенами, складаються один над одним, щоб створити об'єм, але вертикальні зв'язки між листами дуже слабкі. Слабкість цих вертикальних зв'язків дозволяє аркушам розколюватися і ковзати один над одним. Однак якщо графеновий лист вирівняти і прокатити горизонтально, отриманий матеріал у 100 разів міцніший, ніж сталь.
Написання та матеріали художників
Свинцеві сердечники для олівців виготовляються із суміші глини та графіту. Розсипані графітові пластівці позначають папір, а глина виступає в якості зв’язуючого матеріалу. Чим вище вміст графіту в серцевині, тим м’якше олівець і темніший його слід. У тому, що називають свинцевими олівцями, немає свинцю. Назва виникла в Європі, коли графіт називали «плюмбаго» або «чорний свинець» через його металевий вигляд. Використання графіту як маркера датується 16 століттям у північній Англії, де місцева легенда свідчить, що пастухи використовували нещодавно відкрите родовище графіту для позначення овець.
Мастила та вогнетриви
Графіт реагує з атмосферною водяною парою, викладаючи тонку плівку на будь-які сусідні поверхні і зменшуючи тертя між ними. Він утворює суспензію в маслі і знижує тертя між двома рухомими частинами. Графіт працює таким чином як мастило до температури 787 градусів за Цельсієм (1450 градусів за Фаренгейтом) і як протизадирний матеріал при температурі до 1315 градусів за Цельсієм (2399 градусів за Фаренгейтом). Графіт - звичайний вогнетривкий матеріал, оскільки він витримує високі температури, не змінюючись хімічно. Він використовується у виробничих процесах, починаючи від виготовлення сталі та скла і закінчуючи обробкою заліза. Це також замінник азбесту в автомобільних гальмівних накладках.
Літій-іонні батареї
Літій-іонні батареї мають літієвий катод і графітовий анод. У міру заряджання акумулятора навколо графітового анода накопичуються позитивно заряджені іони літію в електроліті - розчині солі літію. Літієвий анод може зробити більш потужну батарею, але літій значно розширюється при зарядці. З часом поверхня катодного літію тріскається, в результаті чого іони літію виходять. Вони, у свою чергу, утворюють нарости, які називаються дендритами, в процесі, що може призвести до короткого замикання батареї.
Графенова технологія
Прокат одного графенового листа в 10 разів легший, а також у 100 разів міцніший, ніж сталевий. Такий прокатний лист також називають графеном, і цей похідний графіту є світовим найміцніший ідентифікований матеріал і був використаний для надміцних, легких видів спорту обладнання. Висока електропровідність, низьке поглинання світла та хімічна стійкість роблять його ідеальним матеріалом для майбутнього додатки, в тому числі в медичних імплантатах, таких як штучні серця, гнучкі електронні пристрої та літаки частин.