El grafito tiene una amplia variedad de usos casi contradictorios. Un alótropo de carbono y uno de los minerales más suaves del mundo, sus usos van desde utensilios de escritura hasta lubricantes. Se puede convertir en un cilindro de grafeno de un átomo de espesor que es un material de gran resistencia que se usa en equipos deportivos. El grafito puede comportarse como un metal y conducir electricidad, pero también como no metal resistente a altas temperaturas.
Estructura cristalina
El grafito se produce naturalmente como escamas y venas dentro de fracturas de roca o como bultos amorfos. La estructura cristalina básica del grafito es una lámina plana de átomos de carbono fuertemente unidos en células hexagonales. Llamados grafenos, estas hojas se apilan una sobre otra para crear volumen, pero las uniones verticales entre las hojas son muy débiles. La debilidad de estos enlaces verticales permite que las hojas se rompan y se deslicen una sobre la otra. Sin embargo, si una hoja de grafeno se alinea y se enrolla horizontalmente, el material resultante es 100 veces más resistente que el acero.
Materiales de escritura y artistas
Los núcleos de lápiz "de plomo" están hechos de una mezcla de arcilla y grafito Los copos de grafito vagamente marcados marcan el papel, y la arcilla actúa como un material vinculante. Cuanto mayor es el contenido de grafito del núcleo, más suave es el lápiz y más oscuro es su rastro. No hay plomo en lo que se conoce como lápices de plomo. El nombre se originó en Europa cuando el grafito se llamaba "plumbago" o "plomo negro" debido a su apariencia metálica. El uso del grafito como marcador data del siglo XVI en el norte de Inglaterra, donde la leyenda local afirma que los pastores usaron un depósito de grafito recién descubierto para marcar ovejas.
Lubricantes y refractarios
El grafito reacciona con el agua atmosférica vapor para depositar una película delgada sobre cualquier superficie adyacente y reduce la fricción entre ellos. Forma una suspensión en el aceite y reduce la fricción entre dos partes móviles. El grafito funciona de esta manera como un lubricante hasta una temperatura de 787 grados Celsius (1.450 grados Fahrenheit) y como un material antiagarrotamiento de hasta 1.315 grados Celsius (2.399 grados Fahrenheit). El grafito es un material refractario común porque soporta altas temperaturas sin cambiar químicamente. Se utiliza en procesos de fabricación que van desde la fabricación de acero y vidrio hasta el procesamiento de hierro. También es un sustituto del amianto en los forros de los frenos de los automóviles.
Baterías de iones de litio
Las baterías de iones de litio tienen un cátodo de litio y un ánodo de grafito. A medida que la batería se carga, los iones de litio cargados positivamente en el electrolito (una solución de sal de litio) se acumulan alrededor del ánodo de grafito. Un ánodo de litio sería una batería más potente, pero el litio se expande considerablemente cuando se carga. Con el tiempo, la superficie del cátodo de litio se agrieta y los iones de litio escapan. Estos a su vez forman crecimientos llamados dendritas en un proceso que puede provocar un cortocircuito en la batería.
Tecnología de grafeno
Las láminas de grafeno enrolladas son 10 veces más livianas y 100 veces más resistentes que el acero. Tal lámina laminada también se conoce como grafeno, y esta derivada de grafito es el material identificado más fuerte del mundo y se ha utilizado para fabricar equipos deportivos ligeros y súper fuertes. Su alta conductividad eléctrica, baja absorción de luz y resistencia química lo convierten en un material ideal para aplicaciones futuras, incluso en implantes médicos como corazones artificiales, dispositivos electrónicos flexibles y piezas de aviones.
