グラファイト

天然黒鉛の主な種類は、それぞれ異なる種類の鉱床で発生します。

グラファイトの結晶性の小さなフレーク（またはフレークグラファイト）は、壊れていない場合、六角形のエッジを持つ孤立した平らな板状の粒子として発生します。壊れたとき、エッジは不規則または角張っている可能性があります。

アモルファスグラファイト：非常に細かいフレークグラファイトは、アモルファスと呼ばれることもあります。

塊状黒鉛（または静脈黒鉛）は、亀裂の静脈または骨折で発生し、繊維状または針状の結晶性凝集体の塊状の板状の連晶として現れ、おそらく熱水起源です。

高配向性熱分解グラファイトとは、グラファイトシート間の角度の広がりが1°未満のグラファイトを指します。

「グラファイトファイバー」という名前は、炭素繊維または炭素繊維強化ポリマーを指すために使用されることがあります。

フォノンは緊密に結合された平面に沿って急速に伝播しますが、ある平面から別の平面への移動は遅いため、グラファイトの音響特性と熱特性は非常に異方性があります。グラファイトの高い熱安定性と電気および熱伝導率により、高温材料処理アプリケーションでの電極および耐火物としての広範な使用が容易になります。ただし、酸素を含む雰囲気では、700°C以上の温度でグラファイトが容易に酸化して二酸化炭素を生成します。グラファイトは導電体であるため、アークランプ電極などの用途に役立ちます。炭素層内の広大な電子非局在化（芳香族性と呼ばれる現象）により、電気を通すことができます。これらの価電子は自由に動くので、電気を通すことができます。ただし、電気は主に層の平面内で伝導されます。粉末グラファイトの導電性により、カーボンマイクの圧力センサーとして使用できます。グラファイトとグラファイトパウダーは、自己潤滑性と乾式潤滑性で産業用途で高く評価されています。グラファイトの潤滑特性は、構造内のシート間の緩い層間結合のみによるものであるという一般的な考えがあります。しかし、真空環境（宇宙で使用する技術など）では、低酸素状態のためにグラファイトが潤滑剤として劣化することが示されています。この観察により、潤滑は、環境から自然に吸着される空気や水などの層間の流体の存在によるものであるという仮説が導き出されました。この仮説は、空気と水が吸収されないことを示す研究によって反駁されています。最近の研究では、超潤滑性と呼ばれる効果もグラファイトの潤滑特性を説明できることが示唆されています。グラファイトの使用は、一部のステンレス鋼の孔食を促進し、（導電性のために）異種金属間のガルバニック腐食を促進する傾向があるために制限されます。また、湿気があるとアルミニウムを腐食します。このため、米空軍はアルミニウム航空機での潤滑剤としての使用を禁止し、アルミニウムを含む自動小銃での使用を思いとどまらせました。アルミニウム部品のグラファイト鉛筆マークでさえ、腐食を促進する可能性があります。別の高温潤滑剤である六方晶窒化ホウ素は、グラファイトと同じ分子構造を持っています。同様の特性から、ホワイトグラファイトと呼ばれることもあります。多数の結晶欠陥がこれらの面を結合すると、グラファイトはその潤滑特性を失い、熱分解グラファイトとして知られるものになります。また、異方性が高く、反磁性であるため、強力な磁石の上で空中に浮きます。 1000〜1300°Cの流動床で製造された場合、等方性ターボストラティックであり、人工心臓弁などの血液接触デバイスで使用され、熱分解炭素と呼ばれ、反磁性ではありません。熱分解グラファイトと熱分解炭素は混同されることがよくありますが、材料は大きく異なります。天然および結晶性グラファイトは、せん断面、脆性、および一貫性のない機械的特性のため、構造材料として純粋な形で使用されることはあまりありません。

Graphiteは、変成作用中の堆積炭素化合物の還元の結果として、変成岩に発生します。また、火成岩や隕石にも発生します。グラファイトに関連する鉱物には、石英、方解石、雲母、トルマリンが含まれます。採掘された黒鉛の主な輸出元は、トン数の順に、中国、メキシコ、カナダ、ブラジル、マダガスカルです。隕石では、グラファイトはトロイライトとケイ酸塩鉱物とともに発生します。隕石中の小さな黒鉛結晶はクリフトナイトと呼ばれます。いくつかの微視的な粒子は独特の同位体組成を持っており、それらが太陽系の前に形成されたことを示しています。それらは、太陽系より前の約12種類の既知の鉱物のひとつであり、分子雲でも検出されています。これらの鉱物は、超新星が爆発したとき、または低から中型の星が彼らの人生の後半にそれらの外皮を追い出したときに、噴出物で形成されました。グラファイトは、宇宙で2番目または3番目に古い鉱物である可能性があります。

固体炭素は、化学結合の種類に応じて、同素体と呼ばれるさまざまな形で提供されます。最も一般的な2つは、ダイヤモンドとグラファイトです（あまり一般的ではないものにはバックミンスターフラーレンが含まれます）。ダイヤモンドでは、結合はspであり、原子は四面体を形成し、それぞれが4つの最近傍に結合します。グラファイトでは、それらはsp軌道ハイブリッドであり、原子は平面で形成され、それぞれが120度離れた3つの最近傍に結合します。個々の層はグラフェンと呼ばれます。各層では、炭素原子は結合長0.142 nmのハニカム格子に配置されており、平面間の距離は0.335nmです。平面内の原子は共有結合しており、4つの潜在的な結合サイトのうち3つだけが満たされています。 4番目の電子は平面内を自由に移動し、グラファイトを導電性にします。層間の結合は、弱いファンデルワールス結合を介して行われます。これにより、グラファイトの層を簡単に分離したり、互いにすり抜けたりすることができます。その結果、層に垂直な電気伝導率は約1000分の1になります。

グラファイトは16世紀、イギリスで鉛筆の芯や砲弾を製造するための素材として使われ始めたのが最初です。現在も産業で重要な素材で、半導体や自動車、航空用途などに使用され、またジュエリーにもなっています。

歴史的に、グラファイトは黒鉛またはルリマツリと呼ばれていました。ルリマツリは、その巨大なミネラルの形で一般的に使用されていました。これらの名前は両方とも、似たような外観の鉛鉱石、特に方鉛鉱との混同から生じています。鉛のラテン語であるplumbumは、この灰色の金属光沢のある鉱物の英語の用語に、さらにはこの色に似た花を持つルリマツリやルリマツリにさえその名前を付けました。

ブラックリードという用語は通常、色がマットブラックの粉末または加工されたグラファイトを指します。

アブラハムゴットロブウェルナーは1789年にグラファイト（「筆記石」）という名前を作り出しました。1778年にカールヴィルヘルムシェールが少なくとも3つの異なる鉱物があることを証明した後、彼はモリブデナ、ルリマツリ、黒鉛の間の混乱を解消しようとしました。 Scheeleの分析では、化合物である硫化モリブデン（輝水鉛鉱）、硫化鉛（II）（方鉛鉱）、およびグラファイトが3つの異なる軟質黒色鉱物であることが示されました。

グラファイトは豊かなインスピレーションをもたらす石として知られ、持ち主が独創的に新しいことにチャレンジするのをサポートしてくれると言われます。持ち主は自立した人間となり、優れたコミュニケーション能力を発揮できるようになるといいます。