7 applications puissantes du graphite

Le graphite a une grande variété d'utilisations presque contradictoires. Un allotrope du carbone et l'un des minéraux les plus tendres au monde, ses utilisations vont des instruments d'écriture aux lubrifiants.

Il peut être transformé en un cylindre d'une épaisseur d'un atome de graphène qui est un matériau super-résistant utilisé dans l'équipement sportif. Le graphite peut se comporter comme un métal et conduire l'électricité mais aussi comme un non-métal qui résiste aux hautes températures.

Le graphite se trouve naturellement sous forme de flocons et de veines dans les fractures de roches ou sous forme de masses amorphes. 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 au-dessus des autres pour créer du volume, mais les liaisons verticales entre les feuilles sont très faibles. La faiblesse de ces liaisons verticales permet aux feuilles de se cliver 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.

Utilisations du graphite

Le graphite est également utilisé dans les crayons, la fabrication d'acier et l'électronique comme les smartphones. Peut-être son application la plus importante est la batterie lithium-ion, où le graphite se classe même au-dessus du lithium comme ingrédient clé. Il y a en fait 10 à 30 fois plus de graphite que de lithium dans une batterie lithium-ion.

Voici quelques utilisations du graphite :

• Matériaux d'écriture
• Lubrifiants
• Peinture
• Réfractaires
• Réacteurs nucléaires
• Batteries
• Feuilles de graphène

PLUS : Qu'est-ce que le graphite ?

1. Matériaux d'écriture et d'art

Le mot graphite vient de la langue grecque qui se traduit par « écrire ». Donc l'utilisation la plus courante du graphite est la fabrication des mines de crayons.

Les « mines de plomb » des crayons sont faites d'un mélange d'argile et de graphite, qui est sous forme amorphe. Les flocons de graphite faiblement clivés marquent le papier, et l'argile agit comme matériau liant. Plus la teneur en graphite de la mine est élevée, plus le crayon est mou et plus son trait est foncé.

Il n'y a pas de plomb dans ce qu'on appelle les crayons de plomb. Le nom a origine en Europe quand le graphite était appelé « plumbago » ou « plomb noir » en raison de son apparence métallique.

L'utilisation du graphite comme marqueur date du 16e siècle dans le nord de l'Angleterre, où la légende locale raconte que les bergers utilisaient un gisement de graphite nouvellement découvert pour marquer les moutons.

2. Lubrifiants/Répulsifs

Le graphite est l'un des principaux ingrédients des lubrifiants comme la graisse, etc. Le graphite réagit avec la vapeur d'eau atmosphérique pour déposer un film mince sur toutes les surfaces adjacentes et réduit le frottement entre elles. Il forme une suspension dans l'huile et réduit le frottement entre deux pièces mobiles comme les freins et les embrayages de voiture.

Le graphite fonctionne de cette manière comme lubrifiant jusqu'à une température de 787 degrés Celsius (1 450 degrés Fahrenheit) et comme matériau anti-grippage jusqu'à 1 315 degrés Celsius (2 399 degrés Fahrenheit).

Ce puissant minéral agit comme un bon répulsif ; donc une pléthore d'entreprises de fabrication utilisent le graphite comme ingrédient dans les solutions répulsives. L'un des répulsifs les plus courants qui utilisent le graphite inclut les protecteurs de métal.

3. Peinture

Si vous avez déjà rencontré des peintures qui garantissent la protection des murs, vous pourriez trouver du graphite dedans. Dans ce cas, la forme en poudre du graphite entre en jeu. Les usines mélangent le graphite en poudre dans les peintures pour créer une protection authentique pour les murs.

4. Réfractaires

Le graphite est un matériau réfractaire courant car il résiste aux hautes températures et aux tolérances sans changer chimiquement. Il est utilisé dans les processus de fabrication allant de la fabrication d'acier et de verre au traitement du fer. C'est aussi un substitut à l'amiante dans les garnitures de freins automobiles.

5. Réacteurs nucléaires

La capacité du graphite à absorber les neutrons rapides est très élevée, donc la plupart du temps, ce minéral est très utilisé pour stabiliser ou neutraliser les réactions des neutrons.

6. Industrie électrique

Le graphite cristallin en flocons est utilisé dans la fabrication d'électrodes de carbone, de balais et de plaques nécessaires dans les piles sèches et l'industrie électrique. Fait intéressant, le graphite naturel est également transformé en graphite synthétique. Ce type de graphite est utile dans les batteries lithium-ion.

Les batteries lithium-ion ont une cathode en lithium et une anode en graphite. Lorsque la batterie se charge, les ions lithium chargés positivement 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 en lithium se fissure, causant l'échappement d'ions lithium. Ceux-ci forment à leur tour des excroissances appelées dendrites dans un processus qui peut court-circuiter la batterie.

7. Feuilles de graphène

Les feuilles de graphène simples roulées sont 10 fois plus légères, ainsi que 100 fois plus résistantes que l'acier. Une telle feuille roulée est aussi appelée graphène, et ce dérivé du graphite est le matériau le plus résistant identifié au monde et a été utilisé pour fabriquer des équipements sportifs super-résistants et légers.

Sa haute conductivité électrique, sa faible absorbance de lumière et sa résistance chimique en font un matériau idéal pour les applications futures, y compris les implants médicaux tels que les cœurs artificiels, les dispositifs électroniques flexibles et les pièces d'avion.

Applications du graphite

Le graphite est utilisé dans les crayons et les lubrifiants. C'est un bon conducteur de chaleur et d'électricité. Sa haute conductivité le rend utile dans les produits électroniques tels que les électrodes, les batteries et les panneaux solaires. Mais il a aussi une application industrielle du graphite comme suit :

1. Dans l'industrie chimique

Dans le secteur chimique, le graphite est employé dans de nombreuses applications à haute température, comme dans la production de phosphore et de carbure de calcium dans des fours à arc. Le graphite est utilisé comme anode dans des processus électrolytiques aqueux spécifiques tels que la production d'halogènes (chlore et fluor).

2. Dans l'industrie nucléaire

De grandes quantités d'électrographite de haute pureté sont utilisées pour la production de barres modératrices et de composants réflecteurs dans les réacteurs nucléaires. La convenance des électrographites vient de la faible absorption des neutrons, de la haute conductivité thermique et de la haute puissance à haute température.

3. Applications électriques

Le graphite est principalement utilisé comme matériau électrique dans la fabrication de balais de carbone dans les moteurs électriques. Ici, la durée de vie et la performance du composant dépendent largement du grade et de la structure.

4. Applications mécaniques

Le graphite est largement utilisé comme matériau d'ingénierie dans une variété d'applications telles que les segments de piston, les paliers de butée, les paliers lisses et les aubes. Les joints à base de carbone sont utilisés dans les pompes à carburant et les arbres de plusieurs moteurs à réaction d'avion.

4.1. Segments d'étanchéité et segments de turbine :

Utilisés aux côtés des segments guides en graphite pour sceller des gaz haute pression sans huile. En raison de l'autolubrification, de l'inertie chimique, du rapport résistance/poids élevé, de la stabilité thermique.

4.2. Anneaux collecteurs et anneaux coulissants

Les dispositifs électromécaniques sont conçus pour transmettre le courant électrique d'un dispositif stationnaire à un dispositif rotatif. Ils améliorent la performance mécanique et éliminent le besoin d'avoir des fils pendants des joints mobiles. Utilisation du graphite en raison de sa conductivité, de ses propriétés autolubrifiantes qui signifient qu'il peut résister à l'usure au fil du temps.

4.3. Paliers et bagues

Les paliers sont des composants qui supportent une charge tout en étant en contact avec et en mouvement relatif à une autre pièce. Un type de palier, les bagues sont des tubes minces conçus pour réduire le frottement entre deux surfaces glissant l'une contre l'autre. Utilisation du graphite en raison de son autolubrification, longue durée de vie, prospère dans des environnements difficiles.

4.4. Aubes

Des pales sont fixées à une roue rotative qui pousse ou est poussée par le vent ou l'eau. Utilisation du graphite en raison de son autolubrification, résistance aux hautes températures, inertie chimique.

4.5. Blocs de lubrification

Conçus pour lubrifier l'équipement rotatif tel que les rouleaux de tourillon, les bagues de roulement, les pneus et les joints d'insertion où les lubrifiants humides ne peuvent pas être utilisés. Le poids du bloc le maintient en contact constant avec la surface de roulement, déposant un film mince de graphite. Utilisation du graphite en raison de son autolubrification, résistance à l'usure au fil du temps.

Articles connexes :

1. Qu'est-ce que le graphite ?
2. Quels sont les types de graphite ?
3. Quelle est la structure du graphite ?
4. Quelles sont les principales propriétés du graphite ?

FAQ

Quelles sont les utilisations du graphite ?

Le graphite est utilisé dans les crayons et les lubrifiants. C'est un bon conducteur de chaleur et d'électricité. Sa haute conductivité le rend utile dans les produits électroniques tels que les électrodes, les batteries et les panneaux solaires.

• Couleur : Noir fer à gris acier ; bleu profond
• Autres caractéristiques : fortement anisotrope,
• Propriétés optiques : Uniaxe (−)
• Diaphaneité : Opaque, transparent seulement en extra.

Quelles sont les cinq utilisations du graphite ?

Voici les utilisations du graphite :

• Utilisé pour fabriquer un crayon.
• Utilisé comme lubrifiant sec.
• Pour fabriquer des électrodes.
• Pour polir des articles en fer.
• Comme modérateur dans le four nucléaire.

Qu'est-ce que le graphite et ses utilisations ?

Le graphite est utilisé dans les crayons, les lubrifiants, les creusets, les enduits de fonderie, les polis, les lampes à arc, les batteries, les balais pour moteurs électriques et les cœurs de réacteurs nucléaires. Il est extrait de manière extensive en Chine, Inde, Brésil, Corée du Nord et Canada.

Quelles sont les utilisations quotidiennes du graphite ?

Utilisations du graphite dans la vie quotidienne

• Mine de crayon.
• Batteries.
• Écrans tactiles.
• Fournitures d'art.
• Écouteurs.
• Freins de voiture.
• Lubrifiants secs.
• Capteurs.

Quelles sont les utilisations du graphite et du diamant ?

Les atomes dans le graphite et le diamant sont fortement liés par des liaisons covalentes, formant des arrangements différents les uns avec les autres. Les diamants sont utilisés dans la joaillerie, la construction, les applications industrielles mineures et les chirurgies. Le graphite est utilisé dans la papeterie, les lubrifiants, les industries ou les réacteurs nucléaires.

Comment le graphite est-il utilisé dans le sport ?

Une telle feuille roulée est aussi appelée graphène, et ce dérivé du graphite est le matériau le plus résistant identifié au monde et a été utilisé pour fabriquer des équipements sportifs super-résistants et légers.

Pourquoi le graphite est-il utilisé pour les crayons ?

Les molécules de graphite sont des groupes plats d'atomes de carbone empilés en couches. Les couches glissent les unes contre les autres et permettent à la mine de glisser sur la pointe du crayon et sur le papier. Quand vous effacez avec une gomme, le graphite dans la mine colle mieux au caoutchouc qu'au papier.

Comment le graphite est-il utilisé par les humains ?

Le graphite est également utilisé dans les crayons, la fabrication d'acier et l'électronique comme les smartphones. Peut-être son application la plus importante est la batterie lithium-ion, où le graphite se classe même au-dessus du lithium comme ingrédient clé. Il y a en fait 10 à 30 fois plus de graphite que de lithium dans une batterie lithium-ion.

À quoi sert le graphite dans les téléphones ?

Le graphite est utilisé pour les anodes des batteries lithium-ion en raison de sa conductivité électrique et thermique. La bastnaésite est une source d'éléments de terres rares utilisés pour produire des aimants dans les haut-parleurs, microphones et moteurs de vibration.

Comment le graphite est-il utilisé dans l'électronique ?

La capacité unique du graphite à conduire l'électricité tout en dissipant ou transférant la chaleur loin des composants critiques en fait un excellent matériau pour les applications électroniques, y compris les semi-conducteurs, les moteurs électriques et même la production de batteries modernes.

Pourquoi le graphite est-il utilisé dans les batteries ?

Le graphite est le plus couramment utilisé pour servir de matériau d'anode dans la fabrication de batteries lithium-ion en raison de son coût relativement bas et de sa densité énergétique. Le graphite a d'excellentes propriétés conductrices et est, pour la plupart, facilement disponible.

Le graphite est-il utilisé comme lubrifiant ?

Le graphite a été utilisé pendant de nombreuses années comme lubrifiant. Le mécanisme de lubrification du graphite est considéré comme mécanique par nature et résulte du glissement d'une particule de graphite sur une autre particule de graphite. Le graphite peut être utilisé comme lubrifiant sec ou peut être dispersé dans l'huile lubrifiante.

Pourquoi le graphite est-il un bon conducteur d'électricité ?

Dans une molécule de graphite, un électron de valence de chaque atome de carbone reste libre. En raison des électrons libres dans sa structure, le graphite peut conduire l'électricité. Par conséquent, le graphite est dit être un bon conducteur d'électricité.

Quelles sont les utilisations du carbone ?

Le carbone (sous forme de charbon, qui est principalement du carbone) est utilisé comme combustible. Le graphite est utilisé pour les pointes de crayon, les creusets à haute température, les piles sèches, les électrodes et comme lubrifiant. Les diamants sont utilisés dans la joaillerie car ils sont si durs dans l'industrie pour le coupe, le forage, le meulage et le polissage.

Où le graphite est-il utilisé pour réduire le frottement ?

Les atomes de carbone sont fortement liés ensemble en feuilles. Parce que les liaisons entre les feuilles sont faibles, le graphite montre une résistance au cisaillement plus faible sous la force de frottement. Ainsi, il peut être utilisé comme lubrifiant solide et est devenu l'un des matériaux de lubrification solide traditionnels et primaires.

Combien de graphite est utilisé dans un crayon ?

Les composants principaux dans la fabrication des mines sont la poudre de graphite purifiée et le liant d'argile kaolin qui restent les mêmes ; la dureté du noyau de graphite dépend du rapport entre le graphite et la kaolin, les noyaux plus mous contenant plus de graphite. Le crayon le plus dur contient environ 20 % de graphite, le plus mou jusqu'à 90 %.

Quel type de graphite est utilisé dans les crayons ?

Les crayons ont des mines faites de graphite en poudre (pas de plomb) cuit avec de l'argile, ce qui varie en dureté. Le type de graphite utilisé dans les crayons est relativement mou et malléable, un peu comme le plomb, et a été pensé à tort comme une forme de plomb lors de sa découverte.

Le graphite est-il une roche ou un minéral ?

Le graphite pur est une forme minérale de l'élément carbone (élément #6, symbole C). Il se forme en veines et disséminations dans les roches métamorphiques suite au métamorphisme de matière organique incluse dans les dépôts calcaires.

Pourquoi le graphite est-il utilisé comme lubrifiant sec ?

Les atomes de carbone sont fortement liés ensemble en feuilles. Parce que les liaisons entre les feuilles sont faibles, le graphite montre une résistance au cisaillement plus faible sous la force de frottement. Ainsi, il peut être utilisé comme lubrifiant solide et est devenu l'un des matériaux de lubrification solide traditionnels et primaires.

Le graphite est-il utilisé dans les batteries ?

Un composant clé des batteries lithium-ion est le graphite, le matériau principal utilisé pour l'une des deux électrodes connues sous le nom d'anode. Lorsqu'une batterie est chargée, les ions lithium circulent de la cathode vers l'anode à travers un tampon d'électrolyte séparant ces deux électrodes.

Lire aussi

• Quelle est la structure du graphite
• Quelles sont les principales propriétés du graphite
• Graphite : types et utilisations du graphite
• Chrome : ses propriétés, utilisations et effets secondaires
• Qu'est-ce que la fonte ? Combien de types de fonte et propriétés