گرافیت آلوتروپ کربن عنصری است که در آن هر اتم کربن توسط سه اتم کربن دیگر (که در یک الگوی لانه زنبوری با شش ضلعی های متعدد قرار گرفته اند) احاطه شده است که به صورت کووالانسی پیوند می خورند تا مولکول های کووالانسی را تشکیل دهند.

گرافیت به دلیل ساختار خاص خود دارای خواص ویژه زیر است:

1) مقاومت در برابر درجه حرارت بالا: نقطه ذوب گرافیت 3850 ± 50 ℃ و نقطه جوش 4250 ℃ است.حتی پس از سوزاندن توسط یک قوس با دمای بسیار بالا، کاهش وزن بسیار کم است و ضریب انبساط حرارتی نیز بسیار کم است.استحکام گرافیت با دما افزایش می یابد و در دمای 2000 درجه سانتیگراد، استحکام گرافیت دو برابر می شود.

2) رسانایی و هدایت حرارتی: رسانایی گرافیت صد برابر بیشتر از کانی های غیرفلزی عمومی است.رسانایی حرارتی بیشتر از مواد فلزی مانند فولاد، آهن و سرب است.هدایت حرارتی با افزایش دما کاهش می یابد و حتی در دماهای بسیار بالا، گرافیت تبدیل به یک عایق می شود.گرافیت می‌تواند رسانای الکتریسیته باشد زیرا هر اتم کربن موجود در گرافیت تنها سه پیوند کووالانسی با دیگر اتم‌های کربن تشکیل می‌دهد و هر اتم کربن هنوز یک الکترون آزاد را برای انتقال بارها حفظ می‌کند.

3) روانکاری: عملکرد روانکاری گرافیت به اندازه تکه های گرافیت بستگی دارد.هر چه دانه ها بزرگتر باشند، ضریب اصطکاک کوچکتر و عملکرد روانکاری بهتر است.

4) پایداری شیمیایی: گرافیت پایداری شیمیایی خوبی در دمای اتاق دارد و می تواند در برابر خوردگی اسیدی، قلیایی و حلال آلی مقاومت کند.

5) پلاستیک: گرافیت چقرمگی خوبی دارد و می توان آن را به صورت ورقه های بسیار نازک آسیاب کرد.

6) مقاومت در برابر شوک حرارتی: گرافیت می تواند تغییرات شدید دما را بدون آسیب در هنگام استفاده در دمای اتاق تحمل کند.هنگامی که دما به طور ناگهانی تغییر می کند، حجم گرافیت تغییر زیادی نمی کند و ترک نخواهد خورد.

استفاده:
1. مورد استفاده به عنوان مواد نسوز: گرافیت و محصولات آن دارای خواص مقاومت در برابر دمای بالا و استحکام بالا هستند.آنها عمدتاً در صنعت متالورژی برای ساخت بوته های گرافیتی استفاده می شوند.در فولادسازی، گرافیت معمولا به عنوان یک عامل محافظ برای شمش های فولادی و به عنوان پوشش کوره های متالورژی استفاده می شود.

2. به عنوان یک ماده رسانا: در صنعت برق برای ساخت الکترود، برس، میله کربن، لوله کربن، الکترود مثبت برای یکسو کننده های جیوه، واشر گرافیت، قطعات تلفن، پوشش برای لوله های تلویزیون و غیره استفاده می شود.

3. به عنوان یک ماده روان کننده مقاوم در برابر سایش: گرافیت اغلب به عنوان روان کننده در صنایع مکانیکی استفاده می شود.روغن روان کننده اغلب در شرایط سرعت بالا، دمای بالا و فشار بالا قابل استفاده نیست، در حالی که مواد مقاوم در برابر سایش گرافیت می توانند بدون روغن روانکاری در سرعت های لغزش بالا در دمای 200-2000 درجه سانتیگراد کار کنند.بسیاری از دستگاه‌هایی که رسانه‌های خورنده را حمل می‌کنند به طور گسترده از مواد گرافیتی برای ساختن فنجان‌های پیستون، حلقه‌های آب‌بندی و یاتاقان‌ها استفاده می‌کنند که در حین کار نیازی به اضافه کردن روغن روان‌کننده ندارند.امولسیون گرافیت همچنین روان کننده خوبی برای بسیاری از پردازش های فلزی (کشش سیم، کشش لوله) است.
4. گرافیت پایداری شیمیایی خوبی دارد.گرافیت فرآوری شده ویژه، با ویژگی هایی مانند مقاومت در برابر خوردگی، هدایت حرارتی خوب و نفوذپذیری کم، به طور گسترده در تولید مبدل های حرارتی، مخازن واکنش، کندانسور، برج های احتراق، برج های جذب، خنک کننده ها، بخاری ها، فیلترها و تجهیزات پمپ استفاده می شود.به طور گسترده در بخش های صنعتی مانند پتروشیمی، هیدرومتالورژی، تولید اسید-باز، الیاف مصنوعی و کاغذ سازی استفاده می شود و می تواند مقدار زیادی از مواد فلزی را ذخیره کند.

تنوع گرافیت غیرقابل نفوذ به دلیل رزین های متفاوتی که در آن وجود دارد از نظر مقاومت در برابر خوردگی متفاوت است.اشباع کننده های رزین فنولیک مقاوم به اسید هستند اما در برابر قلیایی مقاوم نیستند.اشباع کننده رزین فورفوریل الکل هم در برابر اسید و هم مقاوم در برابر قلیایی هستند.مقاومت حرارتی انواع مختلف نیز متفاوت است: کربن و گرافیت می توانند 2000-3000 ℃ در یک جو کاهنده مقاومت کنند و به ترتیب در 350 ℃ و 400 ℃ در یک جو اکسید کننده شروع به اکسید شدن می کنند.تنوع گرافیت غیرقابل نفوذ با عامل اشباع کننده متفاوت است و معمولاً با آغشته کردن به الکل فنولیک یا فورفوریل تا دمای زیر 180 درجه در برابر حرارت مقاوم است.

5. مورد استفاده برای ریخته گری، شن و ماسه تراش، قالب گیری و مواد متالورژی با دمای بالا: به دلیل ضریب انبساط حرارتی کم گرافیت و توانایی آن در تحمل تغییرات در سرمایش و گرمایش سریع، می توان از آن به عنوان قالب ظروف شیشه ای استفاده کرد.پس از استفاده از گرافیت، فلز سیاه می تواند ریخته گری هایی با ابعاد دقیق، سطح صاف و بازده بالا به دست آورد.می توان از آن بدون پردازش یا پردازش جزئی استفاده کرد، بنابراین مقدار زیادی فلز را ذخیره می کند.فرآیندهای متالورژی پودر مانند تولید آلیاژهای سخت معمولاً از مواد گرافیت برای ساخت قایق‌های سرامیکی برای پرس و تف جوشی استفاده می‌کنند.بوته رشد کریستال، ظروف پالایش منطقه ای، تجهیزات پشتیبانی، بخاری القایی و غیره از سیلیکون تک کریستالی همگی از گرافیت با خلوص بالا پردازش می شوند.علاوه بر این، گرافیت همچنین می تواند به عنوان صفحه عایق گرافیت و پایه برای ذوب خلاء، و همچنین اجزایی مانند لوله های کوره، میله ها، صفحات و شبکه های مقاوم در برابر دمای بالا استفاده شود.

6. مورد استفاده در صنعت انرژی اتمی و صنایع دفاع ملی: گرافیت دارای تعدیل کننده های نوترونی عالی است که در راکتورهای اتمی استفاده می شود و راکتورهای گرافیت اورانیوم یک نوع راکتور اتمی پرکاربرد است.ماده کاهش سرعت مورد استفاده در راکتورهای اتمی برای نیرو باید دارای نقطه ذوب، پایداری و مقاومت در برابر خوردگی بالا باشد و گرافیت می تواند به طور کامل الزامات فوق را برآورده کند.نیاز به خلوص برای گرافیت مورد استفاده در راکتورهای اتمی بسیار بالا است و محتوای ناخالصی آن نباید از ده ها PPM تجاوز کند.به خصوص، محتوای بور باید کمتر از 0.5PPM باشد.در صنعت دفاع ملی، گرافیت همچنین برای ساخت نازل برای موشک های سوخت جامد، مخروط دماغه برای موشک، قطعات تجهیزات ناوبری فضایی، مواد عایق و مواد ضد تشعشع استفاده می شود.

7. گرافیت همچنین می تواند از جرم گیری دیگ جلوگیری کند.آزمایش های واحد مربوطه نشان داده است که افزودن مقدار مشخصی پودر گرافیت (حدود 4-5 گرم در هر تن آب) به آب می تواند از پوسته پوسته شدن سطح دیگ جلوگیری کند.علاوه بر این، پوشش گرافیتی روی دودکش های فلزی، سقف ها، پل ها و خطوط لوله می تواند از خوردگی و زنگ زدگی جلوگیری کند.

گرافیت را می توان به عنوان سرب مدادی، رنگدانه و عامل پولیش استفاده کرد.پس از فرآوری ویژه، می توان از گرافیت برای تولید مواد مختلف خاص برای بخش های صنعتی مربوطه استفاده کرد.