الجرافيت هو شكل متآصل من الكربون العنصري، حيث تكون كل ذرة كربون محاطة بثلاث ذرات كربون أخرى (مرتبة في نمط يشبه قرص العسل مع أشكال سداسية متعددة) والتي ترتبط تساهميًا لتكوين جزيئات تساهمية.

يتمتع الجرافيت بالخصائص الخاصة التالية بسبب بنيته الخاصة:

1) مقاومة درجات الحرارة العالية: نقطة انصهار الجرافيت هي 3850 ± 50 درجة مئوية، ونقطة الغليان هي 4250 درجة مئوية.حتى بعد التعرض للحرق بقوس درجة حرارة عالية جدًا، يكون فقدان الوزن صغيرًا جدًا، كما أن معامل التمدد الحراري صغير جدًا أيضًا.تزداد قوة الجرافيت مع ارتفاع درجة الحرارة، وعند درجة حرارة 2000 درجة مئوية، تتضاعف قوة الجرافيت.

2) الموصلية والتوصيل الحراري: موصلية الجرافيت أعلى بمائة مرة من موصلية المعادن اللافلزية العامة.تتجاوز الموصلية الحرارية المواد المعدنية مثل الفولاذ والحديد والرصاص.تنخفض الموصلية الحرارية مع زيادة درجة الحرارة، وحتى في درجات الحرارة المرتفعة للغاية، يصبح الجرافيت عازلًا.يمكن للجرافيت توصيل الكهرباء لأن كل ذرة كربون في الجرافيت تشكل فقط ثلاث روابط تساهمية مع ذرات الكربون الأخرى، وكل ذرة كربون لا تزال تحتفظ بإلكترون حر واحد لنقل الشحنات.

3) التشحيم: يعتمد أداء التشحيم للجرافيت على حجم رقائق الجرافيت.كلما كانت الرقائق أكبر، كلما كان معامل الاحتكاك أصغر، وكان أداء التشحيم أفضل.

4) الاستقرار الكيميائي: يتمتع الجرافيت بثبات كيميائي جيد في درجة حرارة الغرفة، ويمكنه تحمل التآكل الناتج عن الأحماض والقلويات والمذيبات العضوية.

5) اللدونة: يتمتع الجرافيت بصلابة جيدة ويمكن طحنه إلى صفائح رقيقة جدًا.

6) مقاومة الصدمات الحرارية: يمكن للجرافيت أن يتحمل التغيرات الجذرية في درجات الحرارة دون حدوث ضرر عند استخدامه في درجة حرارة الغرفة.عندما تتغير درجة الحرارة فجأة، لا يتغير حجم الجرافيت كثيرًا ولن يتشقق.

الاستخدام:
1. يستخدم كمادة حرارية: يتمتع الجرافيت ومنتجاته بخصائص مقاومة درجات الحرارة العالية والقوة العالية.وهي تستخدم أساسا في الصناعة المعدنية لتصنيع بوتقات الجرافيت.في صناعة الصلب، يستخدم الجرافيت بشكل شائع كعامل حماية لسبائك الصلب وكبطانة للأفران المعدنية.

2. كمواد موصلة: تستخدم في الصناعة الكهربائية لتصنيع الأقطاب الكهربائية، والفرش، وقضبان الكربون، وأنابيب الكربون، والأقطاب الكهربائية الموجبة لمقومات الزئبق، وحشوات الجرافيت، وأجزاء الهاتف، والطلاءات لأنابيب التلفزيون، وما إلى ذلك.

3. كمواد تشحيم مقاومة للتآكل: غالبًا ما يستخدم الجرافيت كمواد تشحيم في الصناعة الميكانيكية.في كثير من الأحيان، لا يمكن استخدام زيت التشحيم في ظروف السرعة العالية ودرجة الحرارة العالية والضغط العالي، في حين أن المواد المقاومة للتآكل من الجرافيت يمكن أن تعمل بدون زيت التشحيم بسرعات انزلاق عالية عند درجات حرارة تتراوح بين 200-2000 درجة مئوية.تستخدم العديد من الأجهزة التي تنقل الوسائط المسببة للتآكل مواد الجرافيت على نطاق واسع لتصنيع أكواب المكبس وحلقات الختم والمحامل التي لا تتطلب إضافة زيت تشحيم أثناء التشغيل.يعتبر مستحلب الجرافيت أيضًا مادة تشحيم جيدة للعديد من عمليات معالجة المعادن (سحب الأسلاك، وسحب الأنابيب).
4. يتمتع الجرافيت بثبات كيميائي جيد.يستخدم الجرافيت المعالج خصيصًا، مع خصائص مثل مقاومة التآكل، والتوصيل الحراري الجيد، والنفاذية المنخفضة، على نطاق واسع في إنتاج المبادلات الحرارية، وخزانات التفاعل، والمكثفات، وأبراج الاحتراق، وأبراج الامتصاص، والمبردات، والسخانات، والمرشحات، ومعدات المضخات.يُستخدم على نطاق واسع في القطاعات الصناعية مثل البتروكيماويات، واستخلاص المعادن من المعادن، وإنتاج الأحماض القاعدية، والألياف الاصطناعية، وصناعة الورق، ويمكنه توفير كمية كبيرة من المواد المعدنية.

تختلف مجموعة الجرافيت غير المنفذة في مقاومة التآكل بسبب الراتنجات المختلفة التي تحتوي عليها.إن أدوات تشريب الراتنجات الفينولية مقاومة للأحماض ولكنها ليست مقاومة للقلويات.تتميز أدوات تشريب راتنج كحول الفورفوريل بأنها مقاومة للأحماض والقلويات.تختلف أيضًا مقاومة الحرارة للأصناف المختلفة: يمكن أن يتحمل الكربون والجرافيت 2000-3000 درجة مئوية في جو مخفض، ويبدأ في التأكسد عند 350 درجة مئوية و400 درجة مئوية في جو مؤكسد، على التوالي؛يختلف تنوع الجرافيت غير المنفذ باختلاف عامل التشريب، وهو بشكل عام مقاوم للحرارة حتى أقل من 180 درجة مئوية عن طريق التشريب بكحول الفينول أو الفورفوريل.

5. يستخدم في الصب، وتحويل الرمل، والقولبة، والمواد المعدنية ذات درجة الحرارة العالية: نظرًا لصغر معامل التمدد الحراري للجرافيت وقدرته على تحمل التغيرات في التبريد والتسخين السريع، يمكن استخدامه كقالب للأواني الزجاجية.بعد استخدام الجرافيت، يمكن للمعدن الأسود الحصول على مصبوبات ذات أبعاد دقيقة، وسطح أملس، وإنتاجية عالية.يمكن استخدامه بدون معالجة أو معالجة بسيطة، وبالتالي توفير كمية كبيرة من المعدن.عادةً ما تستخدم عمليات تعدين المساحيق، مثل إنتاج السبائك الصلبة، مواد الجرافيت لصنع قوارب خزفية للضغط والتلبيد.تتم معالجة بوتقة النمو البلوري، وحاوية التكرير الإقليمية، وتركيبات الدعم، والسخان الحثي، وما إلى ذلك من السيليكون أحادي البلورية من الجرافيت عالي النقاء.بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا استخدام الجرافيت كلوح عزل جرافيت وقاعدة لصهر الفراغ، بالإضافة إلى مكونات مثل أنابيب الفرن المقاومة لدرجة الحرارة العالية، والقضبان، والألواح، والشبكات.

6. يستخدم في صناعة الطاقة الذرية وصناعة الدفاع الوطني: يحتوي الجرافيت على وسائط نيوترونية ممتازة تستخدم في المفاعلات الذرية، ومفاعلات جرافيت اليورانيوم هي نوع يستخدم على نطاق واسع من المفاعلات الذرية.يجب أن تتمتع مادة التباطؤ المستخدمة في المفاعلات الذرية لتوليد الطاقة بنقطة انصهار عالية، واستقرار، ومقاومة للتآكل، ويمكن للجرافيت أن يلبي المتطلبات المذكورة أعلاه بالكامل.متطلبات نقاء الجرافيت المستخدم في المفاعلات الذرية عالية جدًا، ويجب ألا يتجاوز محتوى الشوائب عشرات الأجزاء في المليون.على وجه الخصوص، يجب أن يكون محتوى البورون أقل من 0.5PPM.وفي صناعة الدفاع الوطني، يستخدم الجرافيت أيضًا لتصنيع فوهات صواريخ الوقود الصلب، ومخاريط مقدمة الصواريخ، ومكونات معدات الملاحة الفضائية، والمواد العازلة، والمواد المضادة للإشعاع.

7. يمكن للجرافيت أيضًا أن يمنع تحجيم الغلاية.أظهرت اختبارات الوحدات ذات الصلة أن إضافة كمية معينة من مسحوق الجرافيت (حوالي 4-5 جرام لكل طن من الماء) إلى الماء يمكن أن يمنع تقشر سطح الغلاية.بالإضافة إلى ذلك، يمكن لطلاء الجرافيت على المداخن المعدنية والأسطح والجسور وخطوط الأنابيب أن يمنع التآكل والصدأ.

يمكن استخدام الجرافيت كقلم رصاص، وصبغ، وعامل تلميع.بعد المعالجة الخاصة، يمكن استخدام الجرافيت لإنتاج مواد خاصة مختلفة للقطاعات الصناعية ذات الصلة.