O grafite tem uma ampla variedade de usos quase contraditórios. Um alótropo de carbono e um dos minerais mais suaves do mundo, seus usos variam de instrumentos de escrita a lubrificantes. Ele pode ser transformado em um cilindro de grafeno de um átomo de espessura, que é um material super resistente usado em equipamentos esportivos. Grafite pode se comportar como um metal e conduzir eletricidade, mas também como um não-metal que resiste a altas temperaturas.
Estrutura Cristalina
Grafite ocorre naturalmente como flocos e veias dentro de fraturas de rochas ou como aglomerados amorfos. A estrutura cristalina básica da grafite é uma folha plana de átomos de carbono fortemente ligados em células hexagonais. Chamadas de grafenos, essas folhas são empilhadas umas sobre as outras para criar volume, mas as ligações verticais entre as folhas são muito fracas. A fraqueza dessas ligações verticais permite que as folhas se quebrem e deslizem umas sobre as outras. No entanto, se uma folha de grafeno é alinhada e rolada horizontalmente, o material resultante é 100 vezes mais forte que o aço.
Materiais de escrita e de artistas
Os núcleos de lápis “Lead” são feitos de uma mistura de argila e grafite. Flocos de grafite fracamente clivados marcam o papel e a argila atua como um material de ligação. Quanto maior o conteúdo de grafite do núcleo, mais macio o lápis e mais escuro o traço. Não há chumbo no que são conhecidos como lápis de chumbo. O nome originou-se na Europa quando grafite foi chamado de "plumbago" ou "chumbo negro" por causa de sua aparência metálica. O uso da grafite como um marcador data do século 16 no norte da Inglaterra, onde a lenda local afirma que os pastores usaram um depósito de grafite recém-descoberto para marcar ovelhas.
Lubrificantes e Refratários
Grafite reage com a água atmosférica vapor para depositar uma película fina sobre qualquer superfície adjacente e reduz o atrito entre elas. Forma uma suspensão no óleo e reduz o atrito entre duas partes móveis. A grafite funciona desta forma como um lubrificante até uma temperatura de 787 graus Celsius (1.450 graus Fahrenheit) e como um material anti-aderente até 1.315 graus Celsius (2.399 graus Fahrenheit). A grafite é um material refratário comum, pois resiste a altas temperaturas sem se alterar quimicamente. É usado em processos de fabricação que vão desde a fabricação de aço e vidro até o processamento de ferro. Também é um substituto de amianto em revestimentos de freio de automóveis.
Baterias de íon de lítio
Baterias de íon de lítio têm um cátodo de lítio e um ânodo de grafite. À medida que a bateria carrega, íons de lítio carregados positivamente no eletrólito - uma solução de sal de lítio - se acumulam em torno do ânodo de grafite. Um ânodo de lítio cria uma bateria mais potente, mas o lítio se expande consideravelmente quando é carregado. Com o tempo, a superfície do cátodo de lítio se racha, fazendo com que os íons de lítio escapem. Estes, por sua vez, formam crescimentos chamados dendritos em um processo que pode causar curto-circuito na bateria.
Graphene Technology
Folhas de grafeno laminadas são 10 vezes mais leves, além de 100 vezes mais fortes que o aço. Essa chapa laminada também é conhecida como grafeno, e esse derivado de grafite é o material mais forte identificado no mundo e tem sido usado para fabricar equipamentos esportivos leves e super resistentes. Sua alta condutividade elétrica, baixa absorção de luz e resistência química tornam o material ideal para futuras aplicações, inclusive em implantes médicos, como corações artificiais, dispositivos eletrônicos flexíveis e peças de aeronaves.
