گرافیت (Graphite) یک شکل طبیعی از کربن خالص است که به‌صورت بلوری در طبیعت یافت می‌شود. این ماده از لایه‌های کربنی تشکیل شده که به‌صورت ورقه‌های شش‌ضلعی منظم (ساختار هگزاگونال) کنار هم قرار گرفته‌اند. این لایه‌ها به دلیل پیوندهای ضعیف واندروالسی بین خود، به‌راحتی می‌توانند روی هم بلغزند، به همین دلیل گرافیت نرم و لغزنده است. گرافیت به رنگ خاکستری تیره تا سیاه، براق و غیرشفاف است و هدایت الکتریکی و حرارتی خوبی دارد.

گرافیت می‌تواند به‌صورت طبیعی (در معادن) یا مصنوعی (از طریق فرآیندهای صنعتی) تولید شود. همچنین ماده‌ای کلیدی در تولید گرافن (لایه‌های تک‌اتمی گرافیت) است.

ویژگی‌های گرافیت:

• ساختار لایه‌ای: لایه‌های کربنی که به‌راحتی جدا می‌شوند.
• هدایت الکتریکی: به دلیل وجود الکترون‌های آزاد، گرافیت رسانای الکتریسیته است.
• مقاومت حرارتی: در دماهای بالا (تا حدود ۳۰۰۰ درجه سانتی‌گراد) پایدار است.
• نرمی و لغزندگی: به دلیل ساختار لایه‌ای، به‌عنوان روان‌کننده استفاده می‌شود.
• مقاومت شیمیایی: در برابر بسیاری از مواد شیمیایی مقاوم است.

کاربردهای گرافیت:

گرافیت به دلیل خواص منحصربه‌فردش در صنایع مختلف کاربردهای گسترده‌ای دارد:

1. صنعت مدادسازی:
   • مغز مدادها از مخلوطی از گرافیت و خاک رس ساخته می‌شود. گرافیت به دلیل نرمی و توانایی ایجاد رد روی کاغذ استفاده می‌شود.
2. روان‌کننده‌ها:
   • گرافیت به‌عنوان روان‌کننده خشک در محیط‌هایی که روغن یا گریس مناسب نیست (مثل دماهای بالا یا محیط‌های خلأ) استفاده می‌شود.
3. صنعت باتری و انرژی:
   • در باتری‌های لیتیوم-یونی، گرافیت به‌عنوان ماده آند (الکترود منفی) استفاده می‌شود.
   • در تولید سلول‌های سوختی و الکترودهای گرافیتی برای کاربردهای الکتریکی.
4. صنعت متالورژی:
   • در بوته‌های گرافیتی برای ذوب فلزات در دماهای بالا.
   • به‌عنوان قالب در ریخته‌گری و پوشش محافظ در برابر حرارت.
5. صنعت الکترونیک:
   • به دلیل هدایت الکتریکی، در ساخت الکترودها، برس‌های کربنی موتورهای الکتریکی و قطعات رسانا استفاده می‌شود.
6. صنعت هسته‌ای:
   • به‌عنوان کندکننده نوترون در راکتورهای هسته‌ای به دلیل توانایی جذب نوترون‌ها.
7. تولید گرافن:
   • گرافیت ماده اولیه برای تولید گرافن است که در فناوری‌های پیشرفته مثل نانوتکنولوژی، حسگرها و مواد کامپوزیتی کاربرد دارد.
8. مواد نسوز:
   • در تولید آجرهای نسوز و پوشش‌های مقاوم در برابر حرارت برای کوره‌ها و صنایع فولادسازی.
9. صنایع شیمیایی:
   • در تولید مواد مقاوم در برابر خوردگی شیمیایی، مانند واشرها و مهر و موم‌ها.
10. کاربردهای دیگر:
    • در تولید کامپوزیت‌های سبک و مقاوم برای صنایع هوافضا.
    • به‌عنوان ماده افزودنی در پلاستیک‌ها و لاستیک‌ها برای بهبود خواص مکانیکی.

انواع گرافیت:

1. گرافیت طبیعی:
   • فلیک (Flake): رایج‌ترین نوع، در معادن یافت می‌شود.
   • آمورف: کیفیت پایین‌تر، برای کاربردهای ساده‌تر.
   • رگ‌مانند (Vein): خلوص بالا، کمیاب و گران‌قیمت.
2. گرافیت مصنوعی:
   • از طریق حرارت‌دهی مواد کربنی (مثل کک نفتی) در دماهای بالا تولید می‌شود.
   • برای کاربردهای صنعتی با خلوص بالا استفاده می‌شود.

نکات مهم:

• مزایا: گرافیت به دلیل مقاومت حرارتی، هدایت الکتریکی و نرمی، ماده‌ای بسیار کاربردی است.
• معایب: در محیط‌های اکسیدکننده در دماهای بالا ممکن است اکسید شود و از بین برود.
• منابع: گرافیت طبیعی در کشورهایی مثل چین، هند و برزیل استخراج می‌شود. ایران نیز ذخایر محدودی از گرافیت دارد.