Grafito

El grafito se encuentra naturalmente en minerales que pueden clasificarse como amorfos (microcristalinos) o cristalinos (en escamas o trozos/virutas), lo cual está determinado por la morfología del mineral , la cristalinidad y el tamaño del grano . ^{[ 7 ]} Todos los depósitos de grafito que ocurren naturalmente se forman a partir del metamorfismo de rocas sedimentarias carbonáceas , y el tipo de mineral se debe a su entorno geológico. El carbón que ha sido metamorfizado térmicamente es la fuente típica de grafito amorfo. El grafito cristalino en escamas se extrae de rocas metamórficas carbonáceas, mientras que el grafito en trozos o virutas se extrae de vetas que se encuentran en regiones metamórficas de alto grado . ^{[ 7 ]} Hay graves impactos ambientales negativos en la minería del grafito.

El grafito sintético tiene una alta pureza y generalmente se produce por la grafitización térmica de materiales de hidrocarburos a temperaturas superiores a 2100  °C, más comúnmente a través del proceso Acheson . ^{[ 7 ] [ 9 ]} Las altas temperaturas se mantienen durante semanas y son necesarias no solo para formar el grafito a partir de los carbonos precursores, sino también para vaporizar cualquier impureza que pueda estar presente, incluyendo hidrógeno, nitrógeno, azufre, compuestos orgánicos y metales. ^{[ 7 ]} El grafito sintético resultante es altamente puro —más del 99,9 % de pureza C— pero generalmente tiene menor densidad, conductividad y mayor porosidad que su equivalente natural. ^{[ 7 ]} El grafito sintético se puede formar en escamas muy grandes (de escala centimétrica) manteniendo su alta pureza, a diferencia de casi todas las fuentes de grafito natural. ^{[ 7 ]} El grafito sintético también puede formarse por otros métodos, incluyendo la deposición química de vapor a partir de hidrocarburos a temperaturas superiores a 2500 K (2230 °C) , la descomposición de carburos térmicamente inestables o la cristalización a partir de metales fundidos sobresaturados con carbono . ^{[ 10 ]}  

Continúan los esfuerzos de investigación y desarrollo en nuevos métodos para la producción industrial de grafito para diversas aplicaciones, incluyendo baterías de iones de litio , refractarios y fundiciones, entre otras. Se ha realizado un trabajo significativo en la grafitización de carbonos tradicionalmente no grafitizables. Una empresa en Nueva Zelanda utiliza residuos forestales para producir lo que han denominado "biografito" mediante un proceso conocido como grafitización termocatalítica . ^{[ 11 ] [ 12 ]} Otro grupo en Estados Unidos utiliza un método conocido como grafitización fotocatalítica para producir grafito altamente cristalino y de alta pureza para baterías de iones de litio y otras aplicaciones a partir de diversas fuentes de carbono. ^{[ 8 ] [ 13 ]}

El grafito se encuentra en rocas metamórficas como resultado de la reducción de compuestos de carbono sedimentarios durante el metamorfismo . También se encuentra en rocas ígneas y en meteoritos . ^{[ 5 ]} Los minerales asociados al grafito incluyen cuarzo , calcita , micas y turmalina . Las principales fuentes de exportación de grafito extraído son, en orden de tonelaje, China , México , Canadá , Brasil y Madagascar . ^{[ 14 ]} También existen importantes recursos de grafito sin explotar en la Cordillera Central de Colombia en forma de esquistos grafiteros . ^{[ 15 ]}

En los meteoritos , el grafito aparece con troilita y minerales de silicato . ^{[ 5 ]} Los pequeños cristales grafíticos en el hierro meteorítico se denominan cliftonita . ^{[ 16 ]} Algunos granos microscópicos tienen composiciones isotópicas distintivas , lo que indica que se formaron antes del Sistema Solar . ^{[ 17 ]} Son uno de los aproximadamente 12 tipos de minerales conocidos que son anteriores al Sistema Solar y que también se han detectado en nubes moleculares . Estos minerales se formaron en la materia eyectada cuando las supernovas explotaron o cuando estrellas de tamaño bajo a intermedio expulsaron sus envolturas exteriores al final de sus vidas. El grafito podría ser el segundo o tercer mineral más antiguo del Universo. ^{[ 18 ] [ 19 ]}

El grafito consiste en láminas de carbono trigonal planar. ^{[ 20 ] [ 21 ]} Las capas individuales se denominan grafeno . En cada capa, cada átomo de carbono está unido a otros tres átomos, formando una capa continua de hexágonos de carbono con enlaces sp ² , como una red de panal con una longitud de enlace de 0,142  nm, y la distancia entre planos es de 0,335  nm. ^{[ 22 ]} La unión entre capas son enlaces de van der Waals relativamente débiles , lo que permite que las capas tipo grafeno se separen fácilmente y se deslicen unas sobre otras. ^{[ 23 ]} En consecuencia, la conductividad eléctrica perpendicular a las capas es aproximadamente 1000 veces menor. ^{[ 24 ]}

Existen dos formas alotrópicas llamadas alfa ( hexagonal ) y beta ( romboédrica ), que difieren en términos del apilamiento de las capas de grafeno: el apilamiento en el grafito alfa es ABA, a diferencia del apilamiento ABC en el grafito beta, energéticamente menos estable. El grafito romboédrico no puede presentarse en forma pura. ^{[ 25 ]} El grafito natural, o el grafito natural comercial, contiene de 5 a 15 % de grafito romboédrico ^{[ 26 ]} y esto puede deberse a una molienda intensiva. ^{[ 27 ]} La forma alfa puede convertirse en la forma beta mediante fuerzas de cizallamiento, y la forma beta revierte a la forma alfa cuando se calienta a 1300  °C durante cuatro horas. ^{[ 26 ] [ 25 ]}

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  Imagen de microscopio de efecto túnel de una superficie de grafito
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  Vista lateral del apilamiento de capas ABA
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  Vista en planta del apilamiento de capas
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  Celda unitaria del grafito alfa

Las condiciones de presión y temperatura de equilibrio para una transición entre grafito y diamante están bien establecidas teórica y experimentalmente. La presión cambia linealmente entre1,7 GPa  a0  K y12  GPa a5000  K (el punto triple diamante/grafito/líquido ). ^{[ 28 ] [ 29 ]} Sin embargo, las fases tienen una amplia región alrededor de esta línea donde pueden coexistir. A temperatura y presión normales , 20 °C (293 K) y 1 atmósfera estándar (0,10 MPa) , la fase estable del carbono es el grafito, pero el diamante es metaestable y su tasa de conversión a grafito es insignificante. ^{[ 30 ]} Sin embargo, a temperaturas superiores a aproximadamente   A 4500  K , el diamante se convierte rápidamente en grafito. La conversión rápida de grafito a diamante requiere presiones muy superiores a la línea de equilibrio: a2000  K , una presión de Se necesitan 35 GPa . ^{[ 28 ]}

Las propiedades acústicas y térmicas del grafito son altamente anisotrópicas , ya que los fonones se propagan rápidamente a lo largo de los planos fuertemente ligados, pero tardan más en viajar de un plano a otro. La alta estabilidad térmica del grafito y su conductividad eléctrica y térmica facilitan su uso generalizado como electrodos y refractarios en aplicaciones de procesamiento de materiales a altas temperaturas. Sin embargo, en atmósferas que contienen oxígeno, el grafito se oxida fácilmente para formar dióxido de carbono a temperaturas de 700  °C o superiores. ^{[ 31 ]}

El grafito es un conductor eléctrico , por lo que resulta útil en aplicaciones como los electrodos de lámparas de arco . Puede conducir electricidad debido a la gran deslocalización electrónica dentro de las capas de carbono (un fenómeno llamado aromaticidad ). Estos electrones de valencia tienen libertad de movimiento, lo que les permite conducir electricidad. Sin embargo, la electricidad se conduce principalmente dentro del plano de las capas. Las propiedades conductoras del grafito en polvo ^{[ 32 ]} permiten su uso como sensor de presión en micrófonos de carbono .

El grafito y el polvo de grafito son valorados en aplicaciones industriales por sus propiedades autolubricantes y de lubricación en seco. Sin embargo, el uso del grafito está limitado por su tendencia a facilitar la corrosión por picaduras en algunos aceros inoxidables , ^{[ 33 ] [ 34 ]} y a promover la corrosión galvánica entre metales diferentes (debido a su conductividad eléctrica). También es corrosivo para el aluminio en presencia de humedad. Por esta razón, la Fuerza Aérea de los EE. UU. prohibió su uso como lubricante en aeronaves de aluminio, ^{[ 35 ]} y desaconsejó su uso en armas automáticas que contienen aluminio. ^{[ 36 ]} Incluso las marcas de lápiz de grafito en piezas de aluminio pueden facilitar la corrosión. ^{[ 37 ]} Otro lubricante de alta temperatura, el nitruro de boro hexagonal , tiene la misma estructura molecular que el grafito. A veces se le llama grafito blanco , debido a sus propiedades similares.

Cuando un gran número de defectos cristalográficos unen sus planos, el grafito pierde sus propiedades lubricantes y se convierte en lo que se conoce como grafito pirolítico . También es altamente anisotrópico y diamagnético , por lo que flotará en el aire sobre un imán potente. (Si se fabrica en un lecho fluidizado a 1000–1300  °C, entonces es turbostrático isotrópico y se utiliza en dispositivos en contacto con la sangre, como válvulas cardíacas mecánicas; se denomina carbono pirolítico y no es diamagnético. El grafito pirolítico y el carbono pirolítico a menudo se confunden, pero son materiales muy diferentes. ^{[ 38 ]} )

Durante mucho tiempo se ha considerado que el grafito es hidrofóbico. Sin embargo, estudios recientes que utilizan grafito pirolítico altamente ordenado han demostrado que el grafito recién limpio es hidrofílico ( ángulo de contacto de aproximadamente 70°) y se vuelve hidrofóbico (ángulo de contacto de aproximadamente 95°) debido a los contaminantes atmosféricos (hidrocarburos) presentes en la atmósfera. ^{[ 39 ] [ 40 ]} Estos contaminantes también alteran la superficie equipotencial eléctrica del grafito al crear dominios con diferencias de potencial de hasta 200 mV, según mediciones realizadas con microscopía de fuerza de sonda Kelvin . ^{[ 39 ]} Dichos contaminantes pueden desorberse aumentando la temperatura del grafito a aproximadamente 50  °C o más. ^{[ 39 ]}

Los grafitos naturales y cristalinos no se utilizan con frecuencia en estado puro como materiales estructurales, debido a sus planos de cizallamiento, su fragilidad y sus propiedades mecánicas inconsistentes.

Históricamente, el grafito se denominaba plomo negro o plumbago . ^{[ 16 ] [ 49 ]} El plumbago se utilizaba comúnmente en su forma mineral masiva . Ambos nombres surgen de la confusión con los minerales de plomo de apariencia similar , en particular la galena . La palabra latina para plomo, plumbum , dio nombre al término inglés para este mineral gris de brillo metálico e incluso a las plumbagos , plantas con flores que se asemejan a este color.

El término grafito negro generalmente se refiere a grafito en polvo o procesado, de color negro mate.

Abraham Gottlob Werner acuñó el nombre de grafito ("piedra de escritura") en 1789. Intentó aclarar la confusión entre molibdeno, plumbago y grafito negro después de que Carl Wilhelm Scheele demostrara en 1778 que se trataba al menos de tres minerales diferentes. El análisis de Scheele mostró que los compuestos químicos sulfuro de molibdeno ( molibdenita ), sulfuro de plomo(II) ( galena ) y grafito eran tres minerales negros blandos diferentes. ^{[ 50 ] [ 51 ] [ 52 ]}

El uso del grafito como material refractario (resistente al calor) comenzó antes de 1900 con crisoles de grafito utilizados para contener metal fundido; actualmente, este es un componente menor de los refractarios . A mediados de la década de 1980, el ladrillo de carbono- magnesita cobró importancia, y un poco más tarde la forma de alúmina-grafito. A partir de 2017El orden de importancia es: piezas de alúmina-grafito, ladrillos de carbono-magnesita, monolíticos (mezclas para proyección y compactación) y, por último, crisoles.

Los crisoles comenzaron usando grafito en escamas muy grandes, y los ladrillos de carbono-magnesita requerían grafito en escamas no tan grandes; para estos y otros ahora hay mucha más flexibilidad en el tamaño de escama requerido, y el grafito amorfo ya no está restringido a refractarios de gama baja. Las formas de alúmina-grafito se utilizan como piezas de colada continua, tales como boquillas y canales, para transportar el acero fundido de la cuchara al molde, y los ladrillos de carbono-magnesita revisten convertidores de acero y hornos de arco eléctrico para soportar temperaturas extremas. Los bloques de grafito también se utilizan en partes de revestimientos de altos hornos ^{[ 54 ]} donde la alta conductividad térmica del grafito es crítica para asegurar un enfriamiento adecuado del fondo y el hogar del horno. ^{[ 55 ]} Los monolíticos de alta pureza se utilizan a menudo como revestimiento continuo del horno en lugar de ladrillos de carbono-magnesita.

La industria de refractarios de EE. UU. y Europa sufrió una crisis entre 2000 y 2003, con un mercado indiferente para el acero y un consumo decreciente de refractarios por tonelada de acero que provocó adquisiciones de empresas y el cierre de muchas plantas. ^{[ 56 ] [ 57 ]} Muchos de los cierres de plantas fueron consecuencia de la adquisición de Harbison-Walker Refractories por RHI AG y algunas plantas subastaron sus equipos. Dado que gran parte de la capacidad perdida correspondía a ladrillos de carbono-magnesita, el consumo de grafito en el sector de refractarios se orientó hacia las formas de alúmina-grafito y los monolíticos, y se alejó del ladrillo. La principal fuente de ladrillos de carbono-magnesita es ahora China. Casi todos los refractarios mencionados se utilizan para fabricar acero y representan el 75 % del consumo de refractarios; el resto se utiliza en diversas industrias, como la cementera.

Según el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS), el consumo de grafito natural en refractarios en los EE. UU. fue de 12.500 toneladas en 2010. ^{[ 53 ]}

El uso de grafito en baterías ha aumentado desde la década de 1970. El grafito natural y sintético se utiliza como material de ánodo para construir electrodos en las principales tecnologías de baterías. ^{[ 58 ]}

El grafito es el "material de ánodo predominante utilizado actualmente en las baterías de iones de litio". ^{[ 59 ]} Las baterías de vehículos eléctricos (VE) contienen cuatro componentes básicos: ánodo, cátodo, electrolito y separador. Si bien se presta mucha atención a los materiales del cátodo ( litio, níquel, cobalto, manganeso, etc.), el material del ánodo utilizado en prácticamente todas las baterías de VE es el grafito. ^{[ 60 ]}

La demanda de baterías, principalmente de níquel-metal hidruro y de iones de litio , provocó un aumento en la demanda de grafito a finales de la década de 1980 y principios de la de 1990, un crecimiento impulsado por la electrónica portátil, como reproductores de CD portátiles y herramientas eléctricas . Las computadoras portátiles , los teléfonos móviles , las tabletas y los teléfonos inteligentes han incrementado la demanda de baterías. Se prevé que las baterías para vehículos eléctricos aumenten la demanda de grafito. Por ejemplo, una batería de iones de litio en un Nissan Leaf totalmente eléctrico contiene casi 40  kg de grafito.

El grafito radiactivo extraído de reactores nucleares se ha investigado como fuente de electricidad para aplicaciones de baja potencia. Este residuo es rico en carbono-14 , que emite electrones mediante desintegración beta , por lo que podría utilizarse como base para un dispositivo betavoltaico . Este concepto se conoce como batería de diamante .

El grafito natural en la siderurgia se utiliza principalmente para aumentar el contenido de carbono en el acero fundido; también puede servir para lubricar las matrices utilizadas para extruir el acero caliente. Los aditivos de carbono se enfrentan a precios competitivos frente a alternativas como el grafito sintético en polvo, el coque de petróleo y otras formas de carbono. Se añade un incrementador de carbono para aumentar el contenido de carbono del acero hasta un nivel específico. Una estimación basada en las estadísticas de consumo de grafito del USGS indica que los fabricantes de acero en EE. UU. utilizaron 10 500 toneladas de esta manera en 2005. ^{[ 53 ]}

El grafito natural amorfo y en escamas finas se utiliza en forros o zapatas de freno para vehículos pesados ​​(no automotrices), y su importancia surgió ante la necesidad de sustituir el amianto . Este uso ha sido importante durante bastante tiempo, pero las composiciones orgánicas sin amianto (NAO) están empezando a reducir la cuota de mercado del grafito. La reestructuración del sector de los forros de freno, con el cierre de algunas plantas, no ha resultado beneficiosa, ni tampoco la indiferencia del mercado automovilístico. Según el USGS , el consumo de grafito natural en forros de freno en EE. UU. fue de 6510 toneladas en 2005. ^{[ 53 ]}

Un revestimiento para moldes de fundición es una pintura a base de agua de grafito amorfo o en escamas finas. Pintar el interior de un molde con este revestimiento y dejarlo secar deja una fina capa de grafito que facilita la separación del objeto fundido una vez que el metal caliente se ha enfriado. Los lubricantes de grafito son productos especializados para su uso a temperaturas muy altas o muy bajas, como lubricante para matrices de forja, agente antigripante, lubricante para engranajes de maquinaria minera y para lubricar cerraduras. Es muy deseable contar con grafito de baja granulometría, o mejor aún, grafito sin granulometría (de ultra alta pureza). Puede utilizarse como polvo seco, en agua o aceite, o como grafito coloidal (una suspensión permanente en un líquido). Una estimación basada en las estadísticas de consumo de grafito del USGS indica que en 2005 se utilizaron 2200 toneladas de esta manera. ^{[ 53 ]} También se puede impregnar metal en el grafito para crear una aleación autolubricante para su aplicación en condiciones extremas, como cojinetes para máquinas expuestas a altas o bajas temperaturas. ^{[ 61 ]}

El grafito natural se ha utilizado en baterías de zinc-carbono , escobillas de motores eléctricos y diversas aplicaciones especializadas. Los ferrocarriles solían mezclar grafito en polvo con aceite usado o aceite de linaza para crear un revestimiento protector resistente al calor para las partes expuestas de la caldera de una locomotora de vapor, como la caja de humos o la parte inferior del hogar . ^{[ 69 ]} El soldador Scope utiliza una punta de grafito como elemento calefactor.

El grafito expandido se obtiene sumergiendo grafito natural en escamas en un baño de ácido crómico y luego en ácido sulfúrico concentrado , lo que separa los planos de la red cristalina y, por lo tanto, expande el grafito. El grafito expandido se puede usar para fabricar láminas de grafito o directamente como compuesto aislante térmico para metal fundido en una cuchara o lingotes de acero al rojo vivo y reducir la pérdida de calor, o como material cortafuegos instalado alrededor de una puerta cortafuegos o en collares de chapa metálica que rodean tuberías de plástico (durante un incendio, el grafito se expande y se carboniza para resistir la penetración y propagación del fuego), o para fabricar material de juntas de alto rendimiento para uso a altas temperaturas. Después de convertirse en lámina de grafito, esta se mecaniza y se ensambla en las placas bipolares de las pilas de combustible . La lámina se utiliza para fabricar disipadores de calor para ordenadores portátiles, lo que los mantiene refrigerados y reduce su peso, y se transforma en un laminado de lámina que se puede usar en empaquetaduras de válvulas o en juntas. Los empaques de estilo antiguo constituyen ahora una parte menor de este grupo: grafito en escamas finas en aceites o grasas para usos que requieren resistencia al calor. Una estimación de GAN del consumo actual de grafito natural en EE. UU. para este uso final es de 7500  toneladas. ^{[ 53 ]}

El grafito forma compuestos de intercalación con algunos metales y moléculas pequeñas. En estos compuestos, la molécula o átomo huésped queda "encapsulado" entre las capas de grafito, dando como resultado un tipo de compuesto con estequiometría variable. Un ejemplo destacado de un compuesto de intercalación es el grafito de potasio, denotado por la fórmula KC ₈ . Algunos compuestos de intercalación de grafito son superconductores . La temperatura de transición más alta (en junio de 2009) T _c = 11,5  K se alcanza en CaC ₆ , y aumenta aún más bajo presión aplicada (15,1  K a 8  GPa). ^{[ 70 ]} La capacidad del grafito para intercalar iones de litio sin sufrir daños significativos por hinchamiento es lo que lo convierte en el material de ánodo dominante en las baterías de iones de litio.

Los posibles efectos en la salud incluyen:

• Inhalación : No existe riesgo de inhalación en el estado de fabricación y envío. El polvo y los humos generados por el material pueden ingresar al cuerpo por inhalación. Las altas concentraciones de polvo y humos pueden irritar la garganta y el sistema respiratorio y causar tos. La inhalación frecuente de humos/polvo durante un período prolongado aumenta el riesgo de desarrollar enfermedades pulmonares. La sobreexposición prolongada y repetida al polvo puede provocar neumoconiosis . Los trastornos pulmonares preexistentes, como el enfisema , pueden agravarse por la exposición prolongada a altas concentraciones de polvo de grafito.
• Contacto con los ojos: El polvo en los ojos puede causar irritación. Quienes estén expuestos pueden experimentar lagrimeo, enrojecimiento y molestias oculares.
• Contacto con la piel: En condiciones normales de uso, este material no supone ningún riesgo para la salud. El polvo puede irritar la piel.
• Ingestión : No es relevante, debido a la forma en que se presenta el producto en su estado de fabricación y envío. Sin embargo, la ingestión de polvo generado durante las operaciones de trabajo puede provocar náuseas y vómitos.
• Posibles efectos físicos/químicos: El material a granel no es combustible. Puede generar polvo y acumular cargas electrostáticas, lo que podría provocar una chispa eléctrica (fuente de ignición). Altos niveles de polvo pueden generar riesgo de explosión.

En 1893, Charles Street de Le Carbone descubrió un proceso para fabricar grafito artificial. A mediados de la década de 1890, Edward Goodrich Acheson (1856-1931) inventó accidentalmente otra forma de producir grafito sintético tras sintetizar carborundo (también llamado carburo de silicio). Descubrió que sobrecalentar el carborundo, a diferencia del carbono puro, producía grafito casi puro. Mientras estudiaba los efectos de la alta temperatura sobre el carborundo, descubrió que el silicio se vaporiza a unos 4150 °C (7500 °F) , dejando el carbono en forma de carbono grafítico. Este grafito se volvió valioso como lubricante. ^{[ 16 ]}  

La técnica de Acheson para producir carburo de silicio y grafito se denomina proceso Acheson . En 1896, Acheson obtuvo una patente para su método de síntesis de grafito ^{[ 75 ]} y en 1897 inició la producción comercial ^{[ 16 ]} . La empresa Acheson Graphite Co. se fundó en 1899.

El grafito sintético también puede prepararse a partir de poliimida y luego comercializarse. ^{[ 76 ] [ 77 ]}

El grafito pirolítico altamente orientado (HOPG) es la forma sintética de grafito de mayor calidad. Se utiliza en la investigación científica, en particular, como patrón de longitud para la calibración de microscopios de sonda de barrido . ^{[ 78 ] [ 79 ]}

Los electrodos de grafito transportan la electricidad que funde la chatarra de hierro y acero, y a veces el hierro de reducción directa (DRI), en los hornos de arco eléctrico , que constituyen la gran mayoría de los hornos de acero . Se fabrican a partir de coque de petróleo mezclado con brea de alquitrán de hulla . Se extruyen y moldean, y luego se hornean para carbonizar el aglutinante (brea). Finalmente, se grafitizan calentándolos a temperaturas cercanas a los 3000 °C (5430 °F) , donde los átomos de carbono se organizan en grafito. Pueden variar en tamaño hasta 3,5 m (11 pies) de largo y 75 cm (30 pulgadas) de diámetro. Una proporción cada vez mayor del acero mundial se produce utilizando hornos de arco eléctrico, y el propio horno de arco eléctrico es cada vez más eficiente, produciendo más acero por tonelada de electrodo. Una estimación basada en datos del USGS indica que el consumo de electrodos de grafito fue de 197 000 t (217 000 toneladas cortas) en 2005. ^{[ 53 ]}       

La fundición electrolítica de aluminio también utiliza electrodos de carbono grafítico. A una escala mucho menor, se utilizan electrodos de grafito sintético en el mecanizado por descarga eléctrica (EDM), comúnmente para fabricar moldes de inyección para plásticos . ^{[ 80 ]}

El polvo se obtiene calentando coque de petróleo en polvo por encima de la temperatura de grafitización, a veces con pequeñas modificaciones. La chatarra de grafito proviene de piezas de material de electrodo inutilizable (en la etapa de fabricación o después de su uso) y virutas de torno, generalmente después de triturarlas y clasificarlas. La mayor parte del polvo de grafito sintético se destina a la carbonización del acero (compitiendo con el grafito natural), y una parte se utiliza en baterías y forros de freno. Según el Servicio Geológico de los Estados Unidos , la producción estadounidense de polvo y chatarra de grafito sintético fue de 95 000 t (93 000 toneladas largas; 105 000 toneladas cortas) en 2001 (últimos datos). ^{[ 53 ]} 

Es posible crear grafito apto para baterías reciclando los numerosos finos procedentes de la producción de baterías. El proceso consiste en secar por pulverización los finos sobre brea de petróleo con un aglutinante y un agente reticulante, y luego secarlos. ^{[ 81 ]}

Los grados especiales de grafito sintético también se utilizan como matriz y moderador de neutrones en reactores nucleares . Su baja sección transversal de neutrones también lo hace recomendable para su uso en reactores de fusión propuestos . Es fundamental asegurarse de que el grafito de grado reactor esté libre de materiales absorbentes de neutrones como el boro , ampliamente utilizado como electrodo semilla en sistemas comerciales de deposición de grafito; esto causó el fallo de los reactores nucleares alemanes basados ​​en grafito durante la Segunda Guerra Mundial . Dado que no pudieron aislar la dificultad, se vieron obligados a utilizar moderadores de agua pesada mucho más costosos . El grafito utilizado para reactores nucleares se conoce a menudo como grafito nuclear . Herbert G. MacPherson , físico formado en Berkeley y empleado de National Carbon, una división de Union Carbide, fue clave para confirmar una conjetura de Leo Szilard de que las impurezas de boro, incluso en grafito "puro", eran responsables de una sección transversal de absorción de neutrones en el grafito que comprometía las reacciones en cadena del U-235. McPherson era consciente de la presencia de impurezas en el grafito porque, con el uso del Technicolor en la cinematografía, los espectros de los arcos de electrodos de grafito utilizados en los proyectores de cine requerían impurezas para mejorar la emisión de luz en la región roja y mostrar tonos de piel más cálidos en la pantalla. Por lo tanto, de no haber sido por las películas en color, es probable que la primera reacción en cadena natural sostenida de uranio hubiera requerido un reactor moderado por agua pesada. ^{[ 82 ]}

La fibra de grafito (carbono) y los nanotubos de carbono también se utilizan en plásticos reforzados con fibra de carbono y en compuestos resistentes al calor, como el carbono reforzado con carbono (RCC). Las estructuras comerciales fabricadas con compuestos de fibra de carbono y grafito incluyen cañas de pescar , ejes de palos de golf, cuadros de bicicleta, paneles de carrocería de coches deportivos, el fuselaje del Boeing 787 Dreamliner y tacos de billar , y se han empleado con éxito en hormigón armado . Las propiedades mecánicas de los compuestos plásticos reforzados con fibra de carbono y grafito, así como del hierro fundido gris , están fuertemente influenciadas por el papel del grafito en estos materiales. En este contexto, el término "(100%) grafito" se utiliza a menudo de forma imprecisa para referirse a una mezcla pura de refuerzo de carbono y resina , mientras que el término "compuesto" se utiliza para materiales compuestos con ingredientes adicionales. ^{[ 83 ]}

La pólvora moderna sin humo está recubierta de grafito para evitar la acumulación de carga estática .

El grafito se ha utilizado en al menos tres materiales absorbentes de radar . Se mezcló con caucho en Sumpf y Schornsteinfeger, que se emplearon en los snorkels de los submarinos alemanes para reducir su sección transversal de radar . También se utilizó en las baldosas de los primeros cazas furtivos F-117 Nighthawk .

Los compuestos de grafito se utilizan como absorbentes de partículas de alta energía, por ejemplo, en el absorbedor de haces del Gran Colisionador de Hadrones . ^{[ 84 ]}

Las herramientas para trabajar el vidrio suelen estar hechas de grafito, ya que este no se adhiere al vidrio fundido caliente, a diferencia de las herramientas y moldes metálicos que requieren recubrimientos o lubricantes, los cuales a menudo también son a base de grafito. Las máquinas automatizadas para trabajar el vidrio utilizan grafito de forma significativa para manipular el vidrio fundido y las piezas recién formadas. ^{[ 85 ] [ 86 ]}