Hvad er brugen af ​​grafit?

Grafit har en bred vifte af næsten modstridende anvendelser. En allotrop af kulstof og en af ​​verdens blødeste mineraler, dens anvendelser spænder fra at skrive redskaber til smøremidler. Det kan gøres til en en-atom-tykk cylinder af grafen, der er et superstyrke materiale, der anvendes i sportsudstyr. Grafit kan opføre sig som et metal og lede elektricitet, men også som en nonmetal, der modstår høje temperaturer.

Krystallinsk struktur

Grafit forekommer naturligt som flager og vener inden for stenbrud eller som amorfe klumper. Den grundlæggende krystallinske struktur af grafit er et fladt ark med stærkt bundet carbonatomer i hexagonale celler. Opkaldt grafener, disse ark stabler over hinanden for at skabe volumen, men de vertikale bindinger mellem arkene er meget svage. Svagheden af ​​disse lodrette bindinger gør det muligt for arkene at spalte og glide over hinanden. Men hvis et grafenark er justeret og rullet vandret, er det resulterende materiale 100 gange stærkere end stål.

Skrive- og kunstnermaterialer

Blyantkerner er lavet af en blanding af ler og grafit. Løst spaltede grafitflager markerer papiret, og leret virker som et bindende materiale. Jo højere grafitindholdet i kernen er, desto blødere blyanter og jo mørkere er dets spor. Der er ingen bly i hvad der er kendt som bly blyanter. Navnet stammer fra Europa, da grafit blev kaldt "plumbago" eller "sort bly" på grund af dets metalliske udseende. Grafit er brugt som markør fra det 16. århundrede i det nordlige England, hvor den lokale legende siger, at hyrder brugte et nyligt opdaget grafitindskud til markering af får.

Smøremidler og ildfaste materialer

Grafit reagerer med atmosfærisk vand damp til at lægge en tynd film over eventuelle tilstødende overflader og reducere friktionen mellem dem. Det danner en suspension i olie og sænker friktionen mellem to bevægelige dele. Grafit virker på denne måde som et smøremiddel op til en temperatur på 787 grader Celsius (1.450 grader Fahrenheit) og som et antisegmentmateriale på op til 1.315 grader Celsius (2.399 grader Fahrenheit). Grafit er et almindeligt ildfast materiale, fordi det modstår høje temperaturer uden at ændre sig kemisk. Det anvendes til fremstillingsprocesser, der spænder fra stål og glas til jernforarbejdning. Det er også en asbest-erstatning i bilbremsebelægninger.

Litium-ionbatterier

Lithium-ionbatterier har en lithiumkatode og en grafitanod. Når batteriet oplades, akkumuleres positivt ladede litiumioner i elektrolytten - en lithiumsaltopløsning - omkring grafitanoden. En lithiumanode ville gøre et kraftigere batteri, men lithium udvides betydeligt, når det oplades. Over tid bliver lithiumkatodens overflade revnet, hvilket får lithiumioner til at undslippe. Disse til gengæld danner vækst kaldet dendritter i en proces, der kan kortslutte batteriet.

Graphene Technology

Valsede enkeltgrafene ark er 10 gange lettere og 100 gange stærkere end stål. Et sådant rullet ark betegnes også som grafen, og dette derivat af grafit er verdens stærkest identificerede materiale og har været brugt til at lave superstyrke, letvægts sportsudstyr. Dens høje elektriske ledningsevne, lav lysabsorbans og kemisk modstand gør det til et ideelt materiale til fremtidige applikationer, herunder i medicinske implantater som kunstige hjerter, fleksible elektroniske enheder og flydele.