Le graphite a une grande variété d'utilisations presque contradictoires. Allotrope de carbone et l'un des minéraux les plus doux du monde, ses utilisations vont des instruments d'écriture aux lubrifiants. Il peut être transformé en un cylindre de graphène d'un atome d'épaisseur qui est un matériau super-résistant utilisé dans les équipements de sport. Le graphite peut se comporter comme un métal et conduire l'électricité mais aussi comme un non-métal qui résiste à des températures élevées.
<2> Structure cristalline

Le graphite se présente naturellement sous forme de flocons et de veines. La structure cristalline de base du graphite est une feuille plate d'atomes de carbone fortement liés dans des cellules hexagonales. Appelées graphènes, ces feuilles s'empilent les unes sur les autres pour créer du volume, mais les liens verticaux entre les feuilles sont très faibles. La faiblesse de ces liaisons verticales permet aux feuilles de se fendre et de glisser les unes sur les autres. Cependant, si une feuille de graphène est alignée et roulée horizontalement, le matériau résultant est 100 fois plus résistant que l'acier.

Matériaux pour l'écriture et les artistes

Les crayons «Lead» sont faits d'un mélange de argile et graphite. Des flocons de graphite faiblement clivés marquent le papier et l'argile agit comme un liant. Plus le contenu en graphite du noyau est élevé, plus le crayon est souple et plus sa trace est sombre. Il n'y a pas de plomb dans ce qu'on appelle des crayons de plomb. Le nom a pris naissance en Europe lorsque le graphite a été appelé "plumbago" ou "plomb noir" en raison de son aspect métallique. L'utilisation du graphite comme marqueur remonte au 16ème siècle dans le nord de l'Angleterre, où la légende locale indique que les bergers utilisaient un gisement de graphite récemment découvert pour marquer les moutons.
<2> Lubrifiants et réfractaires

Le graphite réagit avec l'eau atmosphérique la vapeur pour déposer un film mince sur toutes les surfaces adjacentes et réduit le frottement entre eux. Il forme une suspension dans l'huile et réduit la friction entre deux pièces mobiles. Le graphite fonctionne de cette manière comme un lubrifiant jusqu'à une température de 787 degrés Celsius (1450 degrés Fahrenheit) et comme un matériau anti-grippage jusqu'à 1 315 degrés Celsius (2 399 degrés Fahrenheit). Le graphite est un matériau réfractaire commun car il résiste à des températures élevées sans modification chimique. Il est utilisé dans les procédés de fabrication allant de la fabrication de l'acier et du verre au traitement du fer. Il s'agit également d'un substitut à l'amiante dans les garnitures de frein d'automobile.

Batteries au lithium-ion

Les batteries au lithium-ion ont une cathode au lithium et une anode en graphite. Lorsque la batterie se charge, des ions lithium positivement chargés dans l'électrolyte - une solution de sel de lithium - s'accumulent autour de l'anode en graphite. Une anode en lithium ferait une batterie plus puissante, mais le lithium se dilate considérablement lorsqu'il est chargé. Au fil du temps, la surface de la cathode au lithium se fissure, provoquant l'échappement des ions lithium. Ceux-ci forment à leur tour des croissances appelées dendrites dans un processus qui peut court-circuiter la batterie.

Technologie Graphène

Les feuilles de graphène simple laminées sont 10 fois plus légères, et 100 fois plus résistantes, que l'acier. Une telle feuille laminée est également appelée graphène, et ce dérivé de graphite est le matériau identifié le plus fort du monde et a été utilisé pour fabriquer de l'équipement de sport léger et très résistant. Sa conductivité électrique élevée, sa faible absorbance lumineuse et sa résistance chimique en font un matériau idéal pour de futures applications, y compris dans des implants médicaux tels que des cœurs artificiels, des dispositifs électroniques flexibles et des pièces d'avion.