La grafite è un allotropo del carbonio elementare, in cui ogni atomo di carbonio è circondato da altri tre atomi di carbonio (disposti a nido d'ape con più esagoni) che sono legati covalentemente per formare molecole covalenti.

La grafite ha le seguenti proprietà speciali grazie alla sua struttura speciale:

1) Resistenza alle alte temperature: il punto di fusione della grafite è 3850 ± 50 ℃ e il punto di ebollizione è 4250 ℃.Anche dopo essere stato bruciato da un arco a temperatura ultraelevata, la perdita di peso è molto piccola e anche il coefficiente di dilatazione termica è molto piccolo.La resistenza della grafite aumenta con la temperatura e, a 2000 ℃, la resistenza della grafite raddoppia.

2) Conduttività e conducibilità termica: la conduttività della grafite è cento volte superiore a quella dei minerali non metallici generali.La conduttività termica supera quella dei materiali metallici come acciaio, ferro e piombo.La conduttività termica diminuisce con l'aumentare della temperatura e, anche a temperature estremamente elevate, la grafite diventa un isolante.La grafite può condurre elettricità perché ogni atomo di carbonio nella grafite forma solo tre legami covalenti con altri atomi di carbonio e ciascun atomo di carbonio conserva ancora un elettrone libero per trasferire le cariche.

3) Capacità lubrificante: le prestazioni di lubrificazione della grafite dipendono dalla dimensione delle scaglie di grafite.Più grandi sono le scaglie, minore è il coefficiente di attrito e migliore è la prestazione di lubrificazione.

4) Stabilità chimica: la grafite ha una buona stabilità chimica a temperatura ambiente e può resistere alla corrosione di acidi, alcali e solventi organici.

5) Plasticità: la grafite ha una buona tenacità e può essere macinata in fogli molto sottili.

6) Resistenza agli shock termici: la grafite può resistere a drastici sbalzi di temperatura senza danni se utilizzata a temperatura ambiente.Quando la temperatura cambia improvvisamente, il volume della grafite non cambia molto e non si rompe.

Utilizzo:
1. Utilizzato come materiale refrattario: la grafite e i suoi prodotti hanno le proprietà di resistenza alle alte temperature e elevata resistenza.Sono utilizzati principalmente nell'industria metallurgica per produrre crogioli in grafite.Nella produzione dell'acciaio, la grafite è comunemente utilizzata come agente protettivo per i lingotti di acciaio e come rivestimento per i forni metallurgici.

2. Come materiale conduttivo: utilizzato nell'industria elettrica per produrre elettrodi, spazzole, barre di carbonio, tubi di carbonio, elettrodi positivi per raddrizzatori al mercurio, guarnizioni in grafite, parti di telefoni, rivestimenti per tubi televisivi, ecc.

3. Come materiale lubrificante resistente all'usura: la grafite viene spesso utilizzata come lubrificante nell'industria meccanica.L'olio lubrificante spesso non può essere utilizzato in condizioni di alta velocità, alta temperatura e alta pressione, mentre i materiali resistenti all'usura in grafite possono funzionare senza olio lubrificante ad alte velocità di scorrimento a temperature di 200-2000 ℃.Molti dispositivi che trasportano sostanze corrosive utilizzano ampiamente materiali di grafite per realizzare coppe dei pistoni, anelli di tenuta e cuscinetti, che non richiedono l'aggiunta di olio lubrificante durante il funzionamento.L'emulsione di grafite è anche un buon lubrificante per molte lavorazioni dei metalli (trafilatura, trafilatura di tubi).
4. La grafite ha una buona stabilità chimica.La grafite appositamente lavorata, con caratteristiche quali resistenza alla corrosione, buona conduttività termica e bassa permeabilità, è ampiamente utilizzata nella produzione di scambiatori di calore, serbatoi di reazione, condensatori, torri di combustione, torri di assorbimento, raffreddatori, riscaldatori, filtri e apparecchiature per pompe.Ampiamente utilizzato in settori industriali come quello petrolchimico, idrometallurgico, produzione di acidi-base, fibre sintetiche e fabbricazione della carta, può far risparmiare una grande quantità di materiali metallici.

La varietà di grafite impermeabile varia in termini di resistenza alla corrosione a causa delle diverse resine che contiene.Gli impregnanti a base di resina fenolica sono resistenti agli acidi ma non agli alcali;Gli impregnanti a base di resina di alcol furfurilico sono resistenti sia agli acidi che agli alcali.Anche la resistenza al calore delle diverse varietà varia: il carbonio e la grafite possono resistere a 2000-3000 ℃ in un'atmosfera riducente e iniziano a ossidarsi rispettivamente a 350 ℃ e 400 ℃ in un'atmosfera ossidante;La varietà di grafite impermeabile varia a seconda dell'agente impregnante ed è generalmente resistente al calore fino a temperature inferiori a 180 ℃ mediante impregnazione con alcol fenolico o furfurilico.

5. Utilizzato per fusione, tornitura della sabbia, stampaggio e materiali metallurgici ad alta temperatura: grazie al piccolo coefficiente di dilatazione termica della grafite e alla sua capacità di resistere ai cambiamenti di raffreddamento e riscaldamento rapidi, può essere utilizzato come stampo per vetreria.Dopo aver utilizzato la grafite, il metallo nero può ottenere getti con dimensioni precise, superficie liscia e resa elevata.Può essere utilizzato senza lavorazioni o lavorazioni leggere, risparmiando così una grande quantità di metallo.I processi di metallurgia delle polveri, come la produzione di leghe dure, utilizzano tipicamente materiali di grafite per realizzare imbarcazioni in ceramica per la pressatura e la sinterizzazione.Il crogiolo di crescita dei cristalli, il contenitore di raffinazione regionale, il dispositivo di supporto, il riscaldatore a induzione, ecc. di silicio monocristallino sono tutti lavorati con grafite di elevata purezza.Inoltre, la grafite può essere utilizzata anche come pannello isolante e base per la fusione sotto vuoto, nonché come componenti come tubi, aste, piastre e griglie di forni resistenti alle alte temperature.

6. Utilizzato nell'industria dell'energia atomica e nell'industria della difesa nazionale: la grafite ha eccellenti moderatori di neutroni utilizzati nei reattori atomici e i reattori di grafite di uranio sono un tipo di reattore atomico ampiamente utilizzato.Il materiale di decelerazione utilizzato nei reattori atomici per l'energia dovrebbe avere un punto di fusione elevato, stabilità e resistenza alla corrosione e la grafite può soddisfare pienamente i requisiti di cui sopra.I requisiti di purezza per la grafite utilizzata nei reattori atomici sono molto elevati e il contenuto di impurità non deve superare decine di PPM.In particolare, il contenuto di boro dovrebbe essere inferiore a 0,5 PPM.Nell'industria della difesa nazionale, la grafite viene utilizzata anche per produrre ugelli per razzi a combustibile solido, ogive per missili, componenti per apparecchiature di navigazione spaziale, materiali isolanti e materiali antiradiazioni.

7. La grafite può anche prevenire le incrostazioni della caldaia.Test unitari pertinenti hanno dimostrato che l'aggiunta di una certa quantità di polvere di grafite (circa 4-5 grammi per tonnellata d'acqua) all'acqua può prevenire le incrostazioni superficiali della caldaia.Inoltre, il rivestimento in grafite su camini, tetti, ponti e condutture in metallo può prevenire la corrosione e la ruggine.

La grafite può essere utilizzata come mina per matite, pigmento e agente lucidante.Dopo una lavorazione speciale, la grafite può essere utilizzata per produrre diversi materiali speciali per settori industriali rilevanti.