Quelles sont les propriétés du graphite?
Le graphite est un allotrope de l'élément carbone, ce qui signifie qu'il est l'une des nombreuses formes de l'élément pur avec une disposition unique de ses atomes, par rapport à d'autres formes de carbone. La disposition des atomes de carbone dans les molécules de graphite confère à cette substance des propriétés uniques. Il peut être utilisé comme lubrifiant et présente des caractéristiques normalement attribuées uniquement aux métaux. Cela ressemble aussi, à certains égards, au charbon. Cette combinaison inhabituelle de caractéristiques rend le graphite adapté à un certain nombre d'applications différentes.
Le nom de la substance graphite a été inventé au 18ème siècle par un géologue allemand qui a adapté le mot grec "grapho", signifiant "écrire" en raison de son utilisation dans les crayons, un usage qui est encore courant aujourd'hui. Dans cette application, le graphite est souvent appelé "mine de crayon" ou "mine de plomb", mais ceci est trompeur, car il ne s'agit pas du tout de plomb. Le graphite est un minéral naturel composé de carbone élémentaire pur.
Les propriétés physiques du graphite sont très similaires à celles du charbon. Ses molécules sont disposées en réseaux hexagonaux qui forment des arrangements en forme de feuille. C'est cette configuration moléculaire qui contribue aux excellentes propriétés du graphite en tant que lubrifiant, à la fois sous forme sèche et en suspension dans un liquide, généralement de l'huile. C'est l'un des minéraux les plus mous de la nature et se gratte facilement avec un ongle. Il apparaît sous la forme d'un solide sombre et argenté.
Comme le charbon, auquel il est chimiquement identique, le graphite se trouve parfois dans les grandes veines de certaines roches métamorphiques, ou sous forme de petits flocons dispersés dans divers minéraux. Les propriétés du graphite le rendent cependant impropre à l’utilisation en tant que combustible, car il est très difficile à brûler. De même, le graphite est chimiquement très stable et presque inerte.
L'une des propriétés les plus intéressantes du graphite est sa conductivité. Le graphite conduit l'électricité, ce qui est inhabituel pour une substance qui n'est pas un métal, d'autant plus qu'au moins un autre allotrope au carbone élémentaire, le diamant, n'est pas du tout conducteur et est en fait un très bon isolant. Cependant, il n'est pas aussi conducteur qu'un métal et est parfois classé comme semi-conducteur. Une autre propriété intéressante du graphite est sa forte propriété anisotrope de conduction thermique et sonore. Cela signifie qu’il conduit très bien la chaleur et le son dans une direction, alors qu’il est mal dirigé dans une autre direction.
La science et l'industrie ont trouvé de nombreuses utilisations pour le graphite. Outre ses applications en tant que charge pour crayons et pour une large gamme de lubrifiants hautement efficaces, les propriétés du graphite lui permettent d'être utilisé dans la fabrication d'acier, de matériaux composites légers et de résistance élevée, ainsi que comme composant de plaquettes de frein composites, entre autres les usages. Sa douceur semblerait en faire un choix étrange pour les composites à haute résistance comme ceux utilisés dans les skis et les cannes à pêche, mais bien que les formations en feuilles plates de ses molécules la rendent douce, ces feuilles peuvent être enroulées et formées en fibres avec une force énorme en raison de les liens puissants entre les atomes individuels.