Koolstofgraphiet

Koolstofgraphiet, meestal kortweg grafiet genoemd, is een allotroof van koolstof met een kenmerkende laagstructuur. De kristallen bestaan uit parallelle lagen van koolstofatomen die in zeshoekige netwerken zijn gerangschikt. Binnen een laag zijn de atomen covalent verbonden, terwijl tussen de lagen zwakke van der Waals-interacties voorkomen. Daardoor kunnen de lagen relatief makkelijk langs elkaar bewegen, wat grafiet smeerbaar maakt.

Eigenschappen: Grafiet geleidt elektriciteit en warmte, vooral langs de vlakke lagen. Het is chemisch inert bij kamertemperatuur en heeft een hoog smeltpunt en een hoge thermische stabiliteit. Door de anisotrope structuur is het materiaal zacht en glijdt het langs de lagen, wat de toepassing als smeermiddel verklaart. De platte lagen maken grafiet ook geschikt als materiaal voor potloden, waarbij grafiet als zacht, smeerbaar „lead” fungeert.

Varianten en productie: Natuurlijke grafiet wordt in aardlagen aangetroffen; synthetische grafiet wordt hoofdzakelijk geproduceerd door hoge-temperatuurbehandeling van koolstofrijke grondstoffen zoals cokes. Deze processen leveren grafiet met verschillende morfologieën, zoals fijne poeders, vlokken en kristallijne bladen. Grafiet kan bovendien worden toegepast met verschillende zuiverheden en additieven, afhankelijk van de beoogde toepassing.

Toepassingen: Potloden en smeermiddelen blijven klassieke toepassingen. Daarnaast wordt grafiet gebruikt als elektroden in elektrochemische cellen en in lithium-ion batterijen als anode. Het wordt ook toegepast in kerntechniek als moderator in sommige typen reactoren, en in elektrische contacten, verwarmingselementen en als versterkend additief in koolstofcomposieten.

Veiligheid: Inademing van grafietstof kan irritatie veroorzaken en lange blootstelling vereist toezicht. Grafiet is relatief inert, maar stofdeeltjes kunnen gezondheidsrisico’s opleveren; adequate ventilatie en passende beschermende maatregelen zijn aanbevolen bij verwerking.