กราไฟต์
ตัวอย่างกราไฟต์
ทั่วไป
หมวดหมู่	แร่ธาตุพื้นเมือง
สูตร	ซี
สัญลักษณ์ IMA	กร[ 1 ]
การจำแนกประเภทของสตรุนซ์	1.CB.05a
ระบบผลึก	หกเหลี่ยมหรือรูปทรงสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน
คลาสคริสตัล	ไดปิรามิดัลแบบไดหกเหลี่ยม (6/มม.) สัญกรณ์แฮร์มันน์–มอแกง : (6/ม.2/ม.2/ม.)
กลุ่มอวกาศ	P 6 3 mc (โก่งงอ) P 6 3 / mmc (แบนราบ)
หน่วยเซลล์	a = 2.461, c = 6.708 [Å]; Z  = 4
การระบุตัวตน
สี	สีดำด้านถึงสีเทาเหล็ก สีน้ำเงินเข้มเมื่อมองผ่านแสง
นิสัยคริสตัล	มวลรูป แผ่นหกเหลี่ยม เรียงตัวเป็นชั้น มีลักษณะเป็นเม็ดเล็กๆ ไปจนถึงมวลอัดแน่น
การจับคู่	ปัจจุบัน
ร่องอก	เบสัล – เหมาะอย่างยิ่งสำหรับ {0001}
กระดูกหัก	ผิวลอกเป็นขุย หยาบกร้านเมื่อไม่ได้อยู่บริเวณร่องอก
ความมุ่งมั่น	ยืดหยุ่น ไม่ยืดหยุ่น สามารถตัดแบ่งได้
ความแข็งตามมาตราโมห์ส	1–2
ความแวววาว	โลหะ, ดิน
สตรีค	สีดำ
ความโปร่งใส	ทึบแสง โปร่งแสงเฉพาะในรูปเกล็ดบางมากเท่านั้น
ความถ่วงจำเพาะ	1.9–2.3
ความหนาแน่น	2.09–2.23 กรัม/ซม³
คุณสมบัติทางแสง	แกนเดียว (−)
เพลโอโครอิซึม	แข็งแกร่ง
ความสามารถในการละลาย	ละลายได้ในนิกเกิล หลอมเหลว กรดคลอโรซัลฟิวริกอุ่น[ 2 ]
ลักษณะอื่นๆ	มีคุณสมบัติแอนไอโซโทรปิกสูง นำไฟฟ้า มีลักษณะมันเยิ้ม และเกิดรอยได้ง่าย
เอกสารอ้างอิง	[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

กราไฟต์ ( / ˈ ɡ r æ f aɪ t / ) เป็นผลึกชนิดหนึ่ง(รูปแบบ) ของธาตุคาร์บอนประกอบด้วยชั้นกราฟีนที่ ซ้อนกันหลาย ชั้น โดยทั่วไปมีมากกว่าหลายร้อยชั้น กราไฟต์เกิดขึ้นตามธรรมชาติและเป็นรูปแบบของคาร์บอนที่เสถียรที่สุดภายใต้สภาวะมาตรฐาน กราไฟต์ สังเคราะห์และกราไฟต์ธรรมชาติถูกนำไปใช้ในปริมาณมาก (1.3  ล้านเมตริกตันต่อปีในปี 2022) สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมที่สำคัญหลายแห่ง รวมถึงวัสดุทนไฟ (50%) แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (18%) โรงหล่อ (10%) และสารหล่อลื่น (5%) และอื่นๆ (17%) ^{[ 6 ]}กราไฟต์จะเปลี่ยนเป็นเพชรภายใต้ความดันและอุณหภูมิสูงมาก ต้นทุนต่ำ ความเฉื่อยทางความร้อนและเคมี และการนำความร้อนและไฟฟ้าที่เป็นลักษณะเฉพาะของกราไฟต์ทำให้มีการใช้งานมากมายในกระบวนการพลังงานสูงและอุณหภูมิสูง^{[ 7 ]}

กราไฟต์สามารถเกิดขึ้นได้ตามธรรมชาติหรือผลิตขึ้นโดยสังเคราะห์ กราไฟต์ธรรมชาติได้มาจากแหล่งสะสมทางธรณีวิทยาที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ และกราไฟต์สังเคราะห์ผลิตขึ้นจากกิจกรรมของมนุษย์^{[ 7 ] [ 8 ]}

กราไฟต์เกิดขึ้นตามธรรมชาติในแร่ที่สามารถจำแนกได้เป็นแบบอสัณฐาน (ไมโครคริสตัลไลน์) หรือแบบผลึก (เกล็ดหรือก้อน/ชิ้น) ซึ่งกำหนดโดยสัณฐานวิทยาของ แร่ ความเป็นผลึกและขนาดของเม็ดแร่ [ ^{7 ] แหล่ง}สะสมกราไฟต์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติทั้งหมดเกิดจากการแปรสภาพของหินตะกอนคาร์บอน และชนิดของแร่ขึ้นอยู่กับสภาพทางธรณีวิทยาถ่านหินที่ผ่านการแปรสภาพทางความร้อนเป็นแหล่งกำเนิดทั่วไปของกราไฟต์อสัณฐาน กราไฟต์เกล็ดผลึกถูกขุดจากหินแปรสภาพ คาร์บอน ในขณะที่กราไฟต์ก้อนหรือชิ้นถูกขุดจากเส้นแร่ที่เกิดขึ้นใน บริเวณที่มีการแปรสภาพระดับสูง^{[ 7 ]}การทำเหมืองกราไฟต์มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในทางลบอย่างร้ายแรง

กราไฟต์สังเคราะห์มีความบริสุทธิ์สูงและมักผลิตโดยการกราไฟต์ ด้วยความร้อน ของ วัสดุ ไฮโดรคาร์บอนที่อุณหภูมิสูงกว่า 2,100 °C ซึ่งส่วนใหญ่ใช้กระบวนการAcheson ^{[ 7 ] [ 9 ]}อุณหภูมิสูงจะคงอยู่เป็นเวลาหลายสัปดาห์ และจำเป็นไม่เพียงแต่สำหรับการสร้างกราไฟต์จากคาร์บอนตั้งต้นเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการระเหยของสิ่งเจือปนใดๆ ที่อาจมีอยู่ เช่น ไฮโดรเจน ไนโตรเจน กำมะถัน สารอินทรีย์ และโลหะ^{[ 7 ]}กราไฟต์สังเคราะห์ที่ได้มีความบริสุทธิ์สูง—ความบริสุทธิ์ของ C มากกว่า 99.9%—แต่โดยทั่วไปมีความหนาแน่น การนำไฟฟ้า และความพรุนสูงกว่ากราไฟต์ธรรมชาติ^{[ 7 ]}กราไฟต์สังเคราะห์สามารถขึ้นรูปเป็นเกล็ดขนาดใหญ่มาก (ระดับเซนติเมตร) ได้ในขณะที่ยังคงรักษาความบริสุทธิ์สูง ซึ่งแตกต่างจากกราไฟต์ธรรมชาติเกือบทั้งหมด^{[ 7 ]}กราไฟต์สังเคราะห์ยังสามารถเกิดขึ้นได้ด้วยวิธีการอื่นๆ รวมถึงการตกตะกอนไอสารเคมีจากไฮโดรคาร์บอนที่อุณหภูมิสูงกว่า 2,500 K (2,230 °C) การสลายตัวของคาร์ไบด์ ที่ไม่เสถียร ทาง ความร้อน หรือการตกผลึกจากโลหะหลอมเหลวที่อิ่มตัวด้วยคาร์บอน^{[ 10 ]}

ความพยายามในการวิจัยและพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อหาวิธีการใหม่ๆ ในการผลิตกราไฟต์ในระดับอุตสาหกรรมสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนวัสดุทนไฟ และโรงหล่อ เป็นต้น มีการทำงานที่สำคัญเกี่ยวกับการทำให้คาร์บอนที่ไม่สามารถทำให้เป็นกราไฟต์ได้แบบดั้งเดิมกลายเป็นกราไฟต์ บริษัทแห่งหนึ่งในนิวซีแลนด์ใช้ของเสียจากป่าไม้เพื่อผลิตสิ่งที่พวกเขาเรียกว่า 'ไบโอกราไฟต์' ผ่านกระบวนการที่เรียกว่า การทำให้เป็น กราไฟต์ด้วย ตัวเร่งปฏิกิริยาความร้อน ^{[ 11 ] [ 12 ]}อีกกลุ่มหนึ่งในสหรัฐอเมริกาใช้วิธีที่เรียกว่า การทำให้เป็นกราไฟต์ ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาแสงเพื่อผลิตกราไฟต์ที่มีผลึกสูงและบริสุทธิ์สูงสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและการใช้งานอื่นๆ จากแหล่งคาร์บอนที่หลากหลาย^{[ 8 ] [ 13 ]}

กราไฟต์เกิดขึ้นในหินแปรอันเป็นผลมาจากการลดลงของสารประกอบคาร์บอนในตะกอนระหว่างการแปรสภาพนอกจากนี้ยังเกิดขึ้นในหินอัคนีและในอุกกาบาตด้วย^{[ 5 ]}แร่ธาตุที่เกี่ยวข้องกับกราไฟต์ ได้แก่ควอตซ์แคลไซต์ไมกาและทัวร์มาลีน แหล่งส่งออกหลักของก ราไฟต์ที่ขุดได้เรียงตามลำดับปริมาณ ได้แก่จีนเม็กซิโกแคนาดาบราซิลและมาดากัสการ์^{[ 14 ]} ทรัพยากรก รา ไฟต์ที่ยังไม่ได้ใช้ประโยชน์จำนวนมาก ยังมีอยู่ใน เทือกเขาคอร์ ดีเยราเซ็นทรัลของโคลอมเบียในรูปของหินชีสต์ ที่มีกราไฟ ต์^{[ 15 ]}

ในอุกกาบาตกราไฟต์พบร่วมกับโทรไลต์และแร่ซิลิเกต [ ^{5 ] ผลึก}กราไฟต์ขนาดเล็กในเหล็กอุกกาบาตเรียกว่าคลิฟโทไนต์ [ ^{16 ] เม็ด}เล็กๆ บางเม็ดมี องค์ประกอบ ไอโซโทป ที่โดดเด่น ซึ่งบ่งชี้ว่าพวกมันก่อตัวขึ้นก่อนระบบสุริยะ^{[ 17 ]}พวกมันเป็นหนึ่งในแร่ธาตุประมาณ 12 ชนิดที่รู้จักกันซึ่งมีมาก่อนระบบสุริยะและยังตรวจพบในเมฆโมเลกุล อีก ด้วยแร่ธาตุเหล่านี้ก่อตัวขึ้นในเศษซากเมื่อซูเปอร์โนวาระเบิดหรือดาวฤกษ์ขนาดเล็กถึงขนาดกลางขับไล่เปลือกนอกของพวกมันในช่วงปลายชีวิต กราไฟต์อาจเป็นแร่ธาตุที่เก่าแก่ที่สุดอันดับสองหรือสามในจักรวาล^{[ 18 ] [ 19 ]}

กราไฟต์ประกอบด้วยแผ่นคาร์บอนระนาบสามเหลี่ยม^{[ 20 ] [ 21 ]}แต่ละชั้นเรียกว่ากราฟีนในแต่ละชั้น อะตอมคาร์บอนแต่ละอะตอมจะเชื่อมต่อกับอะตอมอื่นอีกสามอะตอม ทำให้เกิดชั้นต่อเนื่องของคาร์บอนหกเหลี่ยมที่เชื่อมต่อด้วยพันธะ sp ^{2 คล้ายกับ} โครงสร้างรังผึ้งที่มีความยาวพันธะ 0.142 นาโนเมตร และระยะห่างระหว่างระนาบคือ 0.335 นาโนเมตร^{[ 22 ]} พันธะระหว่างชั้นเป็น พันธะแวนเดอร์วาลส์ที่ค่อนข้างอ่อนซึ่งทำให้ชั้นที่คล้ายกราฟีนสามารถแยกออกจากกันได้ง่ายและเลื่อนผ่านกันได้^{[ 23 ]}ดังนั้น การนำไฟฟ้าในทิศทางตั้งฉากกับชั้นจึงต่ำกว่าประมาณ 1,000 เท่า^{[ 24 ]}

มีรูปแบบอัลโลโทรปิกสองแบบที่เรียกว่าอัลฟา ( หกเหลี่ยม ) และเบตา ( รอมโบฮีดรัล ) ซึ่งแตกต่างกันในแง่ของการเรียงซ้อนของชั้นกราฟีน: การเรียงซ้อนในกราไฟต์อัลฟาคือ ABA ตรงข้ามกับการเรียงซ้อนแบบ ABC ในกราไฟต์เบตาซึ่งมีความเสถียรทางพลังงานน้อยกว่า กราไฟต์รอมโบฮีดรัลไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในรูปแบบบริสุทธิ์^{[ 25 ]}กราไฟต์ธรรมชาติ หรือกราไฟต์ธรรมชาติเชิงพาณิชย์ มีกราไฟต์รอมโบฮีดรัล 5 ถึง 15% ^{[ 26 ]}และนี่อาจเป็นผลมาจากการบดอย่างเข้มข้น^{[ 27 ]}รูปแบบอัลฟาสามารถเปลี่ยนเป็นรูปแบบเบตาได้โดยใช้แรงเฉือน และรูปแบบเบตาจะกลับคืนสู่รูปแบบอัลฟาเมื่อถูกให้ความร้อนที่ 1300 °C เป็นเวลาสี่ชั่วโมง^{[ 26 ] [ 25 ]}

• 
  ภาพพื้นผิวแกรไฟต์จากกล้องจุลทรรศน์แบบสแกนอุโมงค์
• 
  ภาพด้านข้างแสดงการเรียงซ้อนของชั้น ABA
• 
  ภาพแสดงการเรียงซ้อนของชั้นต่างๆ จากมุมมองด้านบน
• 
  หน่วยเซลล์ของอัลฟาแกรไฟต์

สภาวะความดันและอุณหภูมิสมดุลสำหรับการเปลี่ยนสถานะระหว่างกราไฟต์และเพชรนั้นได้รับการกำหนดไว้อย่างดีแล้วทั้งในเชิงทฤษฎีและเชิงทดลอง ความดันเปลี่ยนแปลงเป็นเส้นตรงระหว่าง...1.7  GPaที่0 Kและ12 GPaที่5000 K ( จุดสามสถานะของเพชร/กราไฟต์/ของเหลว) ^{[ 28 ] [ 29 ]} อย่างไรก็ตาม เฟสต่างๆ มีบริเวณกว้างรอบเส้นนี้ที่สามารถอยู่ร่วมกันได้ ที่อุณหภูมิและความดันปกติ 20 °C (293 K) และ 1 บรรยากาศมาตรฐาน (0.10 MPa) เฟสที่เสถียรของคาร์บอนคือกราไฟต์ แต่เพชรเป็น สถานะ กึ่งเสถียรและอัตราการแปลงเป็นกราไฟต์นั้นน้อยมาก^{[ 30 ]}อย่างไรก็ตาม ที่อุณหภูมิสูงกว่าประมาณที่ อุณหภูมิ 4500 Kเพชรจะเปลี่ยนเป็นกราไฟต์อย่างรวดเร็ว การเปลี่ยนกราไฟต์เป็นเพชรอย่างรวดเร็วต้องใช้ความดันที่สูงกว่าเส้นสมดุลมาก: ที่2000 Kความดัน 2000 Kต้องใช้35 GPa ^{[ 28 ]}

คุณสมบัติทางอะคูสติกและความร้อนของกราไฟต์มีความไม่เป็นเนื้อเดียวกัน สูง เนื่องจากโฟนอนแพร่กระจายอย่างรวดเร็วตามระนาบที่ยึดติดกันแน่น แต่จะเคลื่อนที่ช้าลงจากระนาบหนึ่งไปยังอีกระนาบหนึ่ง ความเสถียรทางความร้อนสูงและการนำไฟฟ้าและความร้อนของกราไฟต์ทำให้สามารถนำไปใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะอิเล็กโทรดและวัสดุทนไฟในการแปรรูปวัสดุที่อุณหภูมิสูง อย่างไรก็ตาม ในบรรยากาศที่มีออกซิเจน กราไฟต์จะเกิดออกซิเดชันได้ง่ายเพื่อสร้างคาร์บอนไดออกไซด์ที่อุณหภูมิ 700 °C ขึ้นไป^{[ 31 ]}

กราไฟต์เป็นตัวนำไฟฟ้าจึงมีประโยชน์ในการใช้งานต่างๆ เช่นขั้วไฟฟ้าของหลอดไฟอาร์ค สามารถนำไฟฟ้าได้เนื่องจากการกระจายตัวของอิเล็กตรอน จำนวนมาก ภายในชั้นคาร์บอน (ปรากฏการณ์ที่เรียกว่าอะโรมาติก ) อิเล็กตรอนวาเลนซ์เหล่านี้สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ จึงสามารถนำไฟฟ้าได้ อย่างไรก็ตาม ไฟฟ้าส่วนใหญ่จะถูกนำภายในระนาบของชั้น คุณสมบัติการนำไฟฟ้าของผงกราไฟต์^{[ 32 ]}ทำให้สามารถนำไปใช้เป็นเซ็นเซอร์ความดันในไมโครโฟนคาร์บอนได้

กราไฟต์และผงกราไฟต์มีคุณค่าในการใช้งานทางอุตสาหกรรมเนื่องจากคุณสมบัติการหล่อลื่นตัวเองและการหล่อลื่น แบบแห้ง อย่างไรก็ตาม การใช้กราไฟต์มีข้อจำกัดเนื่องจากมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิด^การกัดกร่อนแบบเป็นหลุมในเหล็กกล้าไร้สนิม บางชนิด [ ^{33 ] [ 34 ]}และส่งเสริมการกัดกร่อนแบบกัลวานิกส์ระหว่างโลหะต่างชนิดกัน (เนื่องจากการนำไฟฟ้า) นอกจากนี้ยังกัดกร่อนอะลูมิเนียมเมื่อมีความชื้น ด้วยเหตุนี้กองทัพอากาศสหรัฐฯจึงห้ามใช้เป็นสารหล่อลื่นในเครื่องบินอะลูมิเนียม^{[ 35 ]}และไม่สนับสนุนการใช้ในอาวุธปืนอัตโนมัติที่มีอะลูมิเนียมเป็นส่วนประกอบ^{[ 36 ]}แม้แต่ รอย ดินสอ กราไฟต์ บนชิ้นส่วนอะลูมิเนียมก็อาจทำให้เกิดการกัดกร่อนได้^{[ 37 ]}สารหล่อลื่นอุณหภูมิสูงอีกชนิดหนึ่งคือโบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยมมีโครงสร้างโมเลกุลเหมือนกับกราไฟต์ บางครั้งเรียกว่ากราไฟต์ขาวเนื่องจากมีคุณสมบัติคล้ายคลึงกัน

เมื่อข้อบกพร่องทางผลึกวิทยาจำนวนมากยึดระนาบเข้าด้วยกัน กราไฟต์จะสูญเสียคุณสมบัติการหล่อลื่นและกลายเป็นสิ่งที่เรียกว่ากราไฟต์ไพโรไลติกนอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติไม่เป็นเนื้อเดียวกันอย่างมากและ เป็น ไดอะแมกเนติกดังนั้นมันจะลอยอยู่ในอากาศเหนือแม่เหล็กแรงสูง (หากผลิตในเตาเผาแบบฟลูอิไดซ์เบดที่อุณหภูมิ 1000–1300 °C จะเป็นไอโซโทรปิกเทอร์โบสแตรติก และใช้ในอุปกรณ์ที่สัมผัสกับเลือด เช่น ลิ้นหัวใจเทียม และเรียกว่าคาร์บอนไพโรไลติกและไม่เป็นไดอะแมกเนติก กราไฟต์ไพโรไลติกและคาร์บอนไพโรไลติกมักถูกเข้าใจผิดว่าเป็นวัสดุที่แตกต่างกันมาก^{[ 38 ]} )

กราไฟต์ถูกพิจารณาว่าเป็นวัสดุที่ไม่ชอบน้ำมาเป็นเวลานานแล้ว อย่างไรก็ตาม การศึกษาล่าสุดที่ใช้กราไฟต์ไพโรไลติกที่มีระเบียบสูงแสดงให้เห็นว่ากราไฟต์ที่สะอาดใหม่นั้นชอบน้ำ ( มุมสัมผัสประมาณ 70°) และจะกลายเป็นวัสดุที่ไม่ชอบน้ำ (มุมสัมผัสประมาณ 95°) เนื่องมาจากมลพิษในอากาศ (ไฮโดรคาร์บอน) ที่มีอยู่ในบรรยากาศ^{[ 39 ] [ 40 ]}สารปนเปื้อนเหล่านั้นยังเปลี่ยนแปลงพื้นผิวศักย์ไฟฟ้าของกราไฟต์โดยการสร้างโดเมนที่มีความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าสูงถึง 200 mV ตามที่วัดได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์แรงโพรบเคลวิน [ ^{39 ] สาร}ปนเปื้อนดังกล่าวสามารถถูกกำจัดออกได้โดยการเพิ่มอุณหภูมิของกราไฟต์ให้สูงถึงประมาณ 50 °C หรือสูงกว่า^{[ 39 ]}

กราไฟต์ธรรมชาติและกราไฟต์ผลึกมักไม่ถูกนำมาใช้ในรูปบริสุทธิ์เป็นวัสดุโครงสร้าง เนื่องจากมีระนาบเฉือน ความเปราะ และคุณสมบัติทางกลที่ไม่สม่ำเสมอ

ในสหัสวรรษที่ 4 ก่อนคริสตกาลใน ยุค หินใหม่ทางตะวันออกเฉียงใต้ของยุโรปวัฒนธรรม Marițaใช้กราไฟต์ในสีเซรามิกสำหรับตกแต่งเครื่องปั้นดินเผา^{[ 41 ]}

ก่อนปี ค.ศ. 1565 (บางแหล่งข้อมูลกล่าวว่าเร็วที่สุดในปี ค.ศ. 1500) มีการค้นพบแหล่งแร่กราไฟต์ขนาดใหญ่บนเส้นทางไปยังเกรย์น็อตส์จากหมู่บ้านซีธเวทในเขตบอร์โรว์เดลคัมเบรียประเทศอังกฤษซึ่งชาวบ้านพบว่ามีประโยชน์สำหรับการทำเครื่องหมายแกะ^{[ 42 ] [ 43 ]}ในรัชสมัยของสมเด็จพระราชินีนาถเอลิซาเบธที่ 1 (ค.ศ. 1558–1603) กราไฟต์บอร์โรว์เดลถูกนำมาใช้เป็น วัสดุ ทนไฟเพื่อบุแม่พิมพ์สำหรับลูกปืนใหญ่ ทำให้ได้ลูกปืนใหญ่ที่กลมและเรียบกว่า สามารถยิงได้ไกลขึ้น ซึ่งมีส่วนช่วยเสริมความแข็งแกร่งให้กับกองทัพเรืออังกฤษ แหล่งแร่กราไฟต์แห่งนี้มีความบริสุทธิ์และอ่อนนุ่มมาก และสามารถตัดเป็นแท่งได้ง่าย เนื่องจากความสำคัญทางด้านการทหาร เหมืองแห่งนี้และการผลิตจึงถูกควบคุมอย่างเข้มงวดโดยพระมหากษัตริย์^{[ 44 ] [ 45 ]}

ในช่วงศตวรรษที่ 19 การใช้งานของกราไฟต์ขยายตัวอย่างมาก รวมถึงการขัดเงาเตา การหล่อลื่น สี เบ้าหลอม วัสดุปิดผิวหล่อ และดินสอซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการขยายตัวของเครื่องมือทางการศึกษาในช่วงที่การศึกษาสำหรับมวลชนเฟื่องฟูครั้งแรก จักรวรรดิอังกฤษควบคุมการผลิตส่วนใหญ่ของโลก (โดยเฉพาะจากศรีลังกา) แต่การผลิตจากแหล่งแร่ของออสเตรีย เยอรมนี และอเมริกาขยายตัวในช่วงกลางศตวรรษ ตัวอย่างเช่น บริษัท Dixon Crucible แห่งเมืองเจอร์ซีย์ซิตี รัฐนิวเจอร์ซีย์ ซึ่งก่อตั้งโดยโจเซฟ ดิกสันและหุ้นส่วนโอเรสเตส คลีฟแลนด์ในปี 1845 ได้เปิดเหมืองในเขตทะเลสาบไทคอนเดอโรกาของรัฐนิวยอร์ก สร้างโรงงานแปรรูปที่นั่น และโรงงานผลิตดินสอ เบ้าหลอม และผลิตภัณฑ์อื่นๆ ในรัฐนิวเจอร์ซีย์ ดังที่อธิบายไว้ในวารสาร Engineering & Mining Journal ฉบับ วันที่ 21 ธันวาคม 1878 ดินสอ Dixon ยังคงผลิตอยู่จนถึงปัจจุบัน^{[ 46 ]}

จุดเริ่มต้นของ กระบวนการ ลอยตัวด้วยฟอง ที่ปฏิวัติวงการ นั้นเกี่ยวข้องกับการทำเหมืองแร่กราไฟต์ บทความใน วารสาร E&MJเกี่ยวกับบริษัท Dixon Crucible มีภาพร่างของ "ถังลอยตัว" ที่ใช้ในกระบวนการสกัดกราไฟต์แบบดั้งเดิม เนื่องจากกราไฟต์มีน้ำหนักเบามาก ส่วนผสมของกราไฟต์และของเสียจึงถูกส่งผ่านถังน้ำหลายชุดในขั้นตอนสุดท้าย ซึ่งกราไฟต์ที่สะอาดกว่าจะ "ลอย" ออกมา เหลือเพียงของเสียที่ตกตะกอน ในปี 1877 สองพี่น้องเบสเซล (อดอล์ฟและออกัสต์) จากเดรสเดน ประเทศเยอรมนี ได้พัฒนา "กระบวนการลอยตัว" นี้ไปอีกขั้น โดยเติมน้ำมันเล็กน้อยลงในถังและต้มส่วนผสม – ซึ่งเป็นขั้นตอนการกวนหรือทำให้เกิดฟอง – เพื่อรวบรวมกราไฟต์ ซึ่งเป็นก้าวแรกสู่กระบวนการลอยตัวในอนาคต อดอล์ฟ เบสเซล ได้รับเหรียญโวห์เลอร์สำหรับกระบวนการที่จดสิทธิบัตรนี้ ซึ่งช่วยเพิ่มการกู้คืนกราไฟต์จากแหล่งแร่ในเยอรมนีได้ถึง 90% ในปี พ.ศ. 2520 สมาคมวิศวกรเหมืองแร่และโลหะวิทยาแห่งเยอรมนีได้จัดการประชุมสัมมนาพิเศษเพื่ออุทิศให้กับการค้นพบดังกล่าว และเป็นการฉลองครบรอบ 100 ปีของการลอยตัว^{[ 47 ]}

ในสหรัฐอเมริกาในปี 1885 เฮเซคียาห์ แบรดฟอร์ด แห่งฟิลาเดลเฟีย ได้จดสิทธิบัตรกระบวนการที่คล้ายกัน แต่ไม่แน่ใจว่ากระบวนการของเขาถูกนำไปใช้อย่างประสบความสำเร็จในแหล่งแร่กราไฟต์ใกล้เคียงในเคาน์ตีเชสเตอร์ รัฐเพนซิลเวเนีย ซึ่งเป็นผู้ผลิตรายใหญ่ในช่วงทศวรรษ 1890 หรือไม่ กระบวนการเบสเซลมีการใช้งานอย่างจำกัด ส่วนใหญ่เป็นเพราะพบแหล่งแร่ที่สะอาดกว่าจำนวนมากทั่วโลก ซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้อะไรมากไปกว่าการคัดแยกด้วยมือเพื่อรวบรวมกราไฟต์บริสุทธิ์ สถานะของเทคโนโลยีในช่วงประมาณปี 1900ได้รับการอธิบายไว้ในรายงานของกรมเหมืองแร่ของแคนาดาเกี่ยวกับเหมืองแร่กราไฟต์และการทำเหมือง เมื่อแหล่งแร่ของแคนาดาเริ่มกลายเป็นผู้ผลิตกราไฟต์ที่สำคัญ^{[ 47 ] [ 48 ]}

ในอดีต กราไฟต์ถูกเรียกว่าตะกั่วดำหรือพลัมบาโก [ ^{16 ] [ 49 ] พ}ลัมบาโกมักใช้ใน รูปแบบแร่ ขนาดใหญ่ ชื่อทั้งสองนี้เกิดจากความสับสนกับแร่ ตะกั่วที่มีลักษณะคล้ายกันโดยเฉพาะอย่างยิ่งกาเลนาคำภาษาละตินสำหรับตะกั่วคือplumbumซึ่งให้ชื่อกับคำภาษาอังกฤษสำหรับแร่สีเทามันวาวคล้ายโลหะนี้ และแม้กระทั่งกับต้นตะกั่วหรือพลัมบาโกซึ่งเป็นพืชที่มีดอกไม้สีคล้ายสีนี้

โดยทั่วไป คำว่าตะกั่วดำหมายถึง กราไฟต์ชนิดผงหรือแปรรูป มีสีดำด้าน

Abraham Gottlob Wernerตั้งชื่อแกรไฟต์ ("หินเขียน") ในปี 1789 เขาพยายามขจัดความสับสนระหว่างโมลิบดีนา พลัมบาโก และตะกั่วดำ หลังจากที่Carl Wilhelm Scheeleพิสูจน์ในปี 1778 ว่าสิ่งเหล่านี้เป็นแร่ธาตุที่แตกต่างกันอย่างน้อยสามชนิด การวิเคราะห์ของ Scheele แสดงให้เห็นว่าสารประกอบทางเคมีโมลิบดีนัมซัลไฟด์ ( โมลิบดีไนต์ ) ตะกั่ว(II) ซัลไฟด์ ( กาเลนา ) และแกรไฟต์เป็นแร่สีดำอ่อนที่แตกต่างกันสามชนิด^{[ 50 ] [ 51 ] [ 52 ]}

กราไฟต์ธรรมชาติส่วนใหญ่ใช้สำหรับวัสดุทนไฟ แบตเตอรี่ การผลิตเหล็ก กราไฟต์ขยายตัว ผ้าเบรก วัสดุปิดผิวหล่อ และสารหล่อลื่น^{[ 53 ]}

การใช้กราไฟต์เป็น วัสดุ ทนไฟเริ่มขึ้นก่อนปี 1900 โดย ใช้ เบ้าหลอมก ราไฟต์ สำหรับบรรจุโลหะหลอมเหลว ซึ่งปัจจุบันเป็นส่วนน้อยของวัสดุทนไฟทั้งหมดในช่วงกลางทศวรรษ 1980 อิฐคาร์บอน- แมกนีไซต์เริ่มมีความสำคัญ และต่อมาไม่นาน รูปทรงอะลูมินา- กราไฟต์ก็มีความสำคัญเช่นกัน ณ ปี 2017 ลำดับความสำคัญคือ รูปทรงอะลูมินา-กราไฟต์ อิฐคาร์บอน-แมกนีไซต์ วัสดุหล่อขึ้นรูป (ส่วนผสมสำหรับพ่นและอัด) และเบ้าหลอมตามลำดับ

เบ้าหลอมเริ่มใช้กราไฟต์เกล็ดขนาดใหญ่มาก และอิฐคาร์บอนแมกนีไซต์ที่ต้องการกราไฟต์เกล็ดขนาดไม่ใหญ่มากนัก สำหรับสิ่งเหล่านี้และอื่นๆ ปัจจุบันมีความยืดหยุ่นมากขึ้นในขนาดของเกล็ดที่ต้องการ และกราไฟต์อสัณฐานไม่ได้จำกัดอยู่เฉพาะวัสดุทนไฟระดับล่างอีกต่อไป รูปทรงอะลูมินา-กราไฟต์ใช้เป็นภาชนะหล่อแบบต่อเนื่อง เช่น หัวฉีดและราง เพื่อลำเลียงเหล็กหลอมเหลวจากทัพพีไปยังแม่พิมพ์ และอิฐคาร์บอนแมกนีไซต์ใช้บุเตาแปลงเหล็กและเตาหลอมไฟฟ้าเพื่อทนต่ออุณหภูมิสูง บล็อกกราไฟต์ยังใช้ในบางส่วนของวัสดุบุเตาหลอมเหล็ก^{[ 54 ]}ซึ่งการนำความร้อนสูงของกราไฟต์มีความสำคัญต่อการรับประกันการระบายความร้อนที่เพียงพอของด้านล่างและพื้นเตา^{[ 55 ]}โมโนลิธิกที่มีความบริสุทธิ์สูงมักใช้เป็นวัสดุบุเตาหลอมแบบต่อเนื่องแทนอิฐคาร์บอนแมกนีไซต์

อุตสาหกรรมวัสดุทนไฟของสหรัฐฯ และยุโรปประสบวิกฤตในช่วงปี 2000-2003 เนื่องจากตลาดเหล็กไม่คึกคักและการบริโภควัสดุทนไฟต่อตันเหล็กที่ลดลง ส่งผลให้บริษัทต่างๆ เข้าซื้อกิจการและปิดโรงงานจำนวนมาก การปิดโรงงานหลายแห่งเป็นผลมาจากการเข้าซื้อกิจการ Harbison-Walker Refractories โดยRHI AGและบางโรงงานก็ถูกประมูลขายอุปกรณ์ เนื่องจากกำลังการผลิตที่สูญเสียไปส่วนใหญ่เป็นอิฐคาร์บอน-แมกนีไซต์ การบริโภคกราไฟต์ในอุตสาหกรรมวัสดุทนไฟจึงเปลี่ยนไปใช้รูปทรงอะลูมินา-กราไฟต์และวัสดุโมโนลิธิกส์ และลดการผลิตอิฐลง แหล่งผลิตอิฐคาร์บอน-แมกนีไซต์ที่สำคัญในปัจจุบันคือประเทศจีน วัสดุทนไฟที่กล่าวมาข้างต้นเกือบทั้งหมดใช้ในการผลิตเหล็กและคิดเป็น 75% ของการบริโภควัสดุทนไฟทั้งหมด ส่วนที่เหลือใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น อุตสาหกรรมซีเมนต์

ตามข้อมูลจากสำนักงานสำรวจทางธรณีวิทยาแห่งสหรัฐอเมริกา (USGS) การบริโภคกราไฟต์ธรรมชาติของสหรัฐฯ ในวัสดุทนไฟมีจำนวน 12,500 ตันในปี 2553 ^{[ 53 ]}

การใช้กราไฟต์ในแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นตั้งแต่ทศวรรษ 1970 กราไฟต์ธรรมชาติและกราไฟต์สังเคราะห์ถูกใช้เป็น วัสดุ แอโนดเพื่อสร้างอิเล็กโทรดในเทคโนโลยีแบตเตอรี่หลัก^{[ 56 ]}

กราไฟต์เป็น "วัสดุแอโนดหลักที่ใช้ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในปัจจุบัน" ^{[ 57 ]}แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า (EV) ประกอบด้วยส่วนประกอบพื้นฐานสี่อย่าง ได้แก่ แอโนด แคโทด อิเล็กโทรไลต์ และตัวแยก ในขณะที่มีการให้ความสำคัญกับวัสดุแคโทดเป็นอย่างมาก เช่น ลิเธียม นิกเกล โคบอลต์ แมงกานีส เป็นต้น แต่วัสดุแอโนดที่ใช้ในแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าเกือบทั้งหมดคือกราไฟต์^{[ 58 ]}

ความต้องการแบตเตอรี่ โดยเฉพาะแบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์และแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทำให้ความต้องการกราไฟต์เพิ่มขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1980 และต้นทศวรรษ 1990 ซึ่งการเติบโตนี้ได้รับแรงผลักดันจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพา เช่นเครื่องเล่นซีดี พกพา และเครื่องมือไฟฟ้า ผลิตภัณฑ์ แล็ปท็อปโทรศัพท์มือถือแท็บเล็ต และส มาร์ทโฟนได้เพิ่มความต้องการแบตเตอรี่ขึ้น และคาดว่าแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าจะทำให้ความต้องการกราไฟต์เพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในรถยนต์ไฟฟ้าNissan Leafมีกราไฟต์เกือบ 40 กิโลกรัม

มีการศึกษาการนำกราไฟต์กัมมันตรังสีที่กำจัดออกจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์มาใช้เป็นแหล่งผลิตกระแสไฟฟ้าสำหรับงานที่ต้องการกำลังไฟต่ำ ของเสียนี้มีคาร์บอน-14 สูง ซึ่งปล่อยอิเล็กตรอนผ่านการสลายตัวแบบเบตาดังนั้นจึงอาจนำมาใช้เป็นพื้นฐานสำหรับอุปกรณ์เบตาโวลต์ได้แนวคิดนี้เป็นที่รู้จักกันในชื่อแบตเตอรี่ เพชร

กราไฟต์ธรรมชาติในการผลิตเหล็กส่วนใหญ่ใช้เพื่อเพิ่มปริมาณคาร์บอนในเหล็กหลอมเหลว นอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อหล่อลื่นแม่พิมพ์ที่ใช้ในการอัดเหล็กร้อนได้อีกด้วย สารเติมแต่งคาร์บอนมีการแข่งขันด้านราคากับทางเลือกอื่นๆ เช่น ผงกราไฟต์สังเคราะห์ ปิโตรเลียมโค้ก และคาร์บอนรูปแบบอื่นๆ สารเพิ่มคาร์บอนจะถูกเติมเพื่อเพิ่มปริมาณคาร์บอนในเหล็กให้ถึงระดับที่กำหนด การประมาณการโดยอิงจากสถิติการบริโภคกราไฟต์ของUSGS ระบุว่า ผู้ผลิตเหล็กในสหรัฐอเมริกาใช้กราไฟต์ในลักษณะนี้ 10,500 ตันในปี 2548 ^{[ 53 ]}

กราไฟต์อสัณฐานและเกล็ดละเอียดตามธรรมชาติถูกนำมาใช้ในผ้าเบรกหรือรองเท้าเบรกสำหรับยานพาหนะขนาดใหญ่ (ที่ไม่ใช่ยานยนต์) และมีความสำคัญมากขึ้นเนื่องจากความจำเป็นในการทดแทนแอสเบสตอส การใช้งานนี้มีความสำคัญมาเป็นเวลานาน แต่ส่วนประกอบอินทรีย์ที่ไม่ใช่แอสเบสตอส (NAO) เริ่มลดส่วนแบ่งการตลาดของกราไฟต์ลง การปรับตัวของอุตสาหกรรมผ้าเบรกและการปิดโรงงานบางแห่งไม่ได้เป็นประโยชน์ และตลาดรถยนต์ที่ไม่สนใจก็ไม่ได้ผลเช่นกัน ตามข้อมูลของUSGSการบริโภคกราไฟต์ธรรมชาติในผ้าเบรกของสหรัฐฯ อยู่ที่ 6,510 ตันในปี 2548 ^{[ 53 ]}

สีเคลือบแม่พิมพ์สำหรับโรงหล่อเป็นสีน้ำที่ประกอบด้วยกราไฟต์แบบอสัณฐานหรือแบบเกล็ดละเอียด การทาสีด้านในแม่พิมพ์ด้วยสีนี้และปล่อยให้แห้งจะทำให้เกิดชั้นกราไฟต์ละเอียดที่จะช่วยให้การแยกชิ้นงานหล่อออกจากแม่พิมพ์ง่ายขึ้นหลังจากโลหะร้อนเย็นลงแล้วสารหล่อลื่น กราไฟต์ เป็นผลิตภัณฑ์พิเศษสำหรับใช้ในอุณหภูมิสูงมากหรือต่ำมาก เช่น สารหล่อลื่นแม่พิมพ์ตีขึ้นรูป สารป้องกันการติดขัด สารหล่อลื่นเกียร์สำหรับเครื่องจักรในเหมือง และใช้หล่อลื่นลูกกุญแจ การมีกราไฟต์ที่มีอนุภาคละเอียดน้อย หรือดีกว่านั้นคือไม่มีอนุภาคเลย (ความบริสุทธิ์สูงมาก) เป็นที่ต้องการอย่างมาก สามารถใช้เป็นผงแห้ง ในน้ำหรือน้ำมัน หรือเป็นกราไฟต์คอลลอยด์ (สารแขวนลอยถาวรในของเหลว) จากการประมาณการตาม สถิติการบริโภคกราไฟต์ ของ USGSพบว่ามีการใช้กราไฟต์ในลักษณะนี้ 2,200 ตันในปี พ.ศ. 2548 ^{[ 53 ]} นอกจากนี้ยังสามารถผสมโลหะลงในกราไฟต์เพื่อสร้างโลหะผสมหล่อลื่นตัวเองสำหรับการใช้งานในสภาวะสุดขั้ว เช่น ตลับลูกปืนสำหรับเครื่องจักรที่สัมผัสกับอุณหภูมิสูงหรือต่ำ^{[ 59 ]}

ความสามารถในการทิ้งร่องรอยบนกระดาษและวัตถุอื่นๆ ทำให้กราไฟต์ได้รับชื่อนี้ ซึ่งตั้งขึ้นในปี 1789 โดยนักแร่ชาวเยอรมันAbraham Gottlob Wernerมาจาก คำว่า γράφειν ("graphein")ซึ่งหมายถึงการเขียนหรือวาดใน ภาษา กรีกโบราณ^{[ 16 ] [ 60 ]}

ตั้งแต่ศตวรรษที่ 16 ดินสอทั้งหมดทำจากไส้ดินสอที่ทำจากกราไฟต์ธรรมชาติของอังกฤษ แต่ไส้ดินสอสมัยใหม่ส่วนใหญ่เป็นส่วนผสมของกราไฟต์ผงและดินเหนียว ซึ่งคิดค้นโดยนิโคลัส-ฌาคส์ คอนเต้ในปี 1795 ^{[ 61 ] [ 62 ]}มันไม่มีความเกี่ยวข้องทางเคมีกับตะกั่ว โลหะ ซึ่งแร่ของมันมีลักษณะคล้ายกัน ดังนั้นจึงยังคงใช้ชื่อนี้ต่อไปพลัมบาโกเป็นอีกคำหนึ่งที่เก่ากว่าสำหรับกราไฟต์ธรรมชาติที่ใช้ในการวาดภาพโดยทั่วไปจะเป็นก้อนแร่ที่ไม่มีปลอกไม้ คำว่าภาพวาดพลัมบาโกมักจำกัดอยู่เฉพาะงานในศตวรรษที่ 17 และ 18 ส่วนใหญ่เป็นภาพเหมือน

ปัจจุบัน ดินสอยังคงเป็นตลาดขนาดเล็กแต่สำคัญสำหรับกราไฟต์ธรรมชาติ ประมาณ 7% ของกราไฟต์ 1.1 ล้านตันที่ผลิตได้ในปี 2554 ถูกนำไปใช้ทำดินสอ^{[ 63 ]}กราไฟต์อะมอร์ฟัสคุณภาพต่ำถูกนำมาใช้และส่วนใหญ่มาจากประเทศจีน^{[ 53 ]}

ในงานศิลปะ กราไฟต์มักใช้ในการสร้างภาพวาดที่มีรายละเอียดและแม่นยำ เนื่องจากช่วยให้สามารถสร้างค่าสีได้หลากหลาย (ตั้งแต่สว่างไปจนถึงมืด) นอกจากนี้ยังสามารถใช้สร้างเส้นและเงาที่นุ่มนวลและละเอียดอ่อนได้อีกด้วย กราไฟต์เป็นที่นิยมในหมู่นักศิลปะเพราะควบคุมง่าย ลบง่าย และให้ผลลัพธ์ที่ดูสะอาดและเป็นมืออาชีพ อีกทั้งยังมีราคาไม่แพงและหาได้ง่าย นักศิลปะหลายคนใช้กราไฟต์ร่วมกับสื่ออื่นๆ เช่น ถ่านหรือหมึก เพื่อสร้างเอฟเฟกต์และพื้นผิวที่หลากหลายในงานของพวกเขา^{[ 64 ]}กราไฟต์ที่มีความแข็งหรือความอ่อนต่างกันจะให้คุณภาพและโทนสีที่แตกต่างกันเมื่อใช้เป็นสื่อศิลปะ^{[ 65 ]}

กราไฟต์น่าจะเป็นสารหล่อลื่นที่ใช้มากที่สุดในการแข่งขันพินวูดเดอร์บี้^{[ 66 ]}

กราไฟต์ธรรมชาติถูกนำไปใช้ในแบตเตอรี่สังกะสี-คาร์บอนแปรงมอเตอร์ไฟฟ้าและการใช้งานเฉพาะทางต่างๆ ทางรถไฟมักจะผสมผงกราไฟต์กับน้ำมันเสียหรือน้ำมันลินซีดเพื่อสร้างสารเคลือบป้องกันความร้อนสำหรับส่วนที่สัมผัสของหม้อไอน้ำของหัวรถจักรไอน้ำ เช่นกล่องควันหรือส่วนล่างของห้องเผาไหม้ [ ^{67 ] หัวแร้ง} Scopeใช้ปลายกราไฟต์เป็นองค์ประกอบความร้อน

กราไฟต์ขยายตัวทำได้โดยการแช่กราไฟต์เกล็ดธรรมชาติในอ่างกรดโครมิก จากนั้นจึงแช่ใน กรดซัลฟิวริกเข้มข้นซึ่งจะทำให้ระนาบโครงผลึกแยกออกจากกัน ทำให้กราไฟต์ขยายตัว กราไฟต์ขยายตัวสามารถนำไปใช้ทำแผ่นฟอยล์กราไฟต์ หรือใช้โดยตรงเป็นสารประกอบ "hot top" เพื่อเป็นฉนวนโลหะหลอมเหลวในทัพพีหรือแท่งเหล็กที่ร้อนจัด และลดการสูญเสียความร้อน หรือใช้เป็น วัสดุ กัน ไฟ รอบประตูหนีไฟหรือในปลอกโลหะแผ่นที่หุ้มท่อพลาสติก (ในระหว่างเกิดเพลิงไหม้ กราไฟต์จะขยายตัวและไหม้เกรียมเพื่อต้านทานการแทรกซึมและการลุกลามของไฟ) หรือใช้ทำวัสดุปะเก็นประสิทธิภาพสูงสำหรับใช้งานที่อุณหภูมิสูง หลังจากทำเป็นแผ่นฟอยล์กราไฟต์แล้ว ฟอยล์จะถูกกลึงและประกอบเป็นแผ่นขั้วคู่ในเซลล์เชื้อเพลิงฟอยล์ยังใช้ทำแผ่นระบายความร้อนสำหรับคอมพิวเตอร์แล็ปท็อปซึ่งช่วยให้เครื่องเย็นลงพร้อมทั้งลดน้ำหนัก และยังใช้ทำเป็นแผ่นลามิเนตฟอยล์ที่สามารถใช้ในซีลวาล์วหรือทำเป็นปะเก็นได้ บรรจุภัณฑ์แบบเก่าในปัจจุบันเป็นสมาชิกกลุ่มย่อยของกลุ่มนี้ ได้แก่ กราไฟต์เกล็ดละเอียดในน้ำมันหรือจาระบีสำหรับการใช้งานที่ต้องการความทนทานต่อความร้อน การประเมินของ GAN ระบุว่าการบริโภคกราไฟต์ธรรมชาติในสหรัฐอเมริกาในปัจจุบันสำหรับการใช้งานประเภทนี้อยู่ที่ 7,500 ตัน^{[ 53 ]}

กราไฟต์สร้างสารประกอบแทรกซ้อนกับโลหะและโมเลกุลขนาดเล็กบางชนิด ในสารประกอบเหล่านี้ โมเลกุลหรืออะตอมที่เป็นตัวกลางจะถูก "ประกบ" อยู่ระหว่างชั้นของกราไฟต์ ส่งผลให้เกิดสารประกอบประเภทหนึ่งที่มีสัดส่วนทางเคมีแปรผันได้ ตัวอย่างที่โดดเด่นของสารประกอบแทรกซ้อนคือ โพแทสเซียมกราไฟต์ ซึ่งมีสูตรเคมีคือ KC8 _{สารประกอบแทรกซ้อน}ของกราไฟต์บางชนิดเป็นตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะสูงสุด (ณ เดือนมิถุนายน 2552) Tc = 11.5 K เกิดขึ้นใน CaC6 _และจะเพิ่มขึ้นอีกภายใต้ความดันที่ใช้ (15.1 K ที่ 8 GPa) ^{[ 68 ]} ความสามารถของกราไฟต์ในการแทรกไอออนลิเธียมโดยไม่เกิดความเสียหายอย่างมีนัยสำคัญจากการบวม ทำให้กราไฟต์เป็นวัสดุแอโนดที่โดดเด่นในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

แร่กราไฟต์ถูกขุดขึ้นมาด้วยทั้งวิธีเปิดและวิธีใต้ดิน โดยปกติแล้วกราไฟต์จำเป็นต้อง ผ่าน กระบวนการเพิ่มความบริสุทธิ์ซึ่งอาจทำได้โดยการคัดแยกเศษหิน (กากแร่) ด้วยมือและร่อนผลิตภัณฑ์ด้วยมือ หรือโดยการบดหินและแยกกราไฟต์ออกมาด้วยวิธีการลอยตัว การเพิ่มความบริสุทธิ์ด้วยวิธีการลอยตัวนั้นประสบปัญหา เนื่องจากกราไฟต์มีความอ่อนนุ่มมากและจะ "เคลือบ" อนุภาคของกากแร่ทำให้เศษหินที่ "เคลือบ" เหล่านั้นลอยออกไปพร้อมกับกราไฟต์ ส่งผลให้ได้แร่เข้มข้นที่ไม่บริสุทธิ์ มีสองวิธีในการผลิตแร่เข้มข้นหรือผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ ได้แก่ การบดซ้ำและการลอยตัวซ้ำๆ (มากถึงเจ็ดครั้ง) เพื่อทำให้แร่เข้มข้นบริสุทธิ์ หรือโดยการชะล้างด้วยกรด (ละลาย) กากแร่ด้วยกรดไฮโดรฟลูออริก (สำหรับกากแร่ซิลิเกต) หรือกรดไฮโดรคลอริก (สำหรับกากแร่คาร์บอเนต)

ในกระบวนการผลิตแร่กราไฟต์ ผลิตภัณฑ์และแร่เข้มข้นที่เข้ามาสามารถบดได้ก่อนที่จะทำการคัดขนาด (คัดแยกหรือร่อน) โดยจะเก็บรักษาเศษแร่ที่มีขนาดเกล็ดหยาบกว่า (ต่ำกว่า 8 เมช, 8–20 เมช, 20–50 เมช) ไว้อย่างระมัดระวัง จากนั้นจึงทำการหาปริมาณคาร์บอน สามารถเตรียมส่วนผสมมาตรฐานจากเศษแร่แต่ละส่วนได้ โดยแต่ละส่วนจะมีขนาดเกล็ดและปริมาณคาร์บอนที่แน่นอน นอกจากนี้ยังสามารถผลิตส่วนผสมแบบกำหนดเองได้สำหรับลูกค้าแต่ละรายที่ต้องการขนาดเกล็ดและปริมาณคาร์บอนที่เฉพาะเจาะจง หากขนาดเกล็ดไม่สำคัญ แร่เข้มข้นสามารถบดได้อย่างอิสระมากขึ้น ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายโดยทั่วไป ได้แก่ ผงละเอียดสำหรับใช้เป็นสารละลายในการเจาะน้ำมันและการเคลือบ แม่พิมพ์ หล่อโลหะสารเพิ่มคาร์บอนใน อุตสาหกรรม เหล็ก (ผงกราไฟต์สังเคราะห์และผงปิโตรเลียมโค้กก็สามารถใช้เป็นสารเพิ่มคาร์บอนได้เช่นกัน) ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากโรงงานผลิตกราไฟต์ ได้แก่ มลพิษทางอากาศ รวมถึงการสัมผัสกับอนุภาคขนาดเล็กของคนงาน และการปนเปื้อนของดินจากการหกของผงแร่ซึ่งนำไปสู่ การปนเปื้อนของ โลหะหนักในดิน

ตามข้อมูลของสำนักงานสำรวจทางธรณีวิทยาแห่งสหรัฐอเมริกา (USGS) การผลิตกราไฟต์ธรรมชาติทั่วโลกในปี 2016 อยู่ที่ 1,200,000 ตันโดยผู้ส่งออกรายใหญ่ ได้แก่จีน (780,000 ตัน) อินเดีย (170,000 ตัน) บราซิล (80,000 ตัน) ตุรกี (32,000 ตัน) และเกาหลีเหนือ (6,000 ตัน) ^{[ 69 ]}ปัจจุบันไม่มีการขุดกราไฟต์ในสหรัฐอเมริกาแต่มีแหล่งเหมืองแร่ในอดีตหลายแห่ง รวมถึงในรัฐอะลาบามา รัฐมอนแทนา และในเทือกเขาแอดิรอนแด็กส์ของรัฐนิวยอร์ก^{[ 70 ]}บริษัท Westwater Resourcesกำลังอยู่ในขั้นตอนการพัฒนาเพื่อสร้างโรงงานนำร่องสำหรับเหมืองกราไฟต์ Coosa ใกล้กับเมือง Sylacauga รัฐอะลาบามา [ ^{71 ] การ}ผลิตกราไฟต์สังเคราะห์ของสหรัฐอเมริกาในปี 2010 อยู่ที่ 134,000 ตัน มีมูลค่า 1.07 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ^{[ 53 ]}

ผลกระทบต่อสุขภาพที่อาจเกิดขึ้น ได้แก่:

• การสูดดม : ไม่มีอันตรายจากการสูดดมในสภาพที่ผลิตและขนส่งแล้ว ฝุ่นและควันจากวัสดุสามารถเข้าสู่ร่างกายได้โดยการสูดดม ฝุ่นและควันที่มีความเข้มข้นสูงอาจระคายเคืองคอและระบบทางเดินหายใจและทำให้เกิดอาการไอ การสูดดมควัน/ฝุ่นบ่อยครั้งเป็นเวลานานจะเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดโรคปอด การสัมผัสฝุ่นมากเกินไปเป็นเวลานานและซ้ำๆ อาจนำไปสู่โรค ปอดฝุ่น (pneumoconiosis ) โรคปอดที่มีอยู่ก่อนแล้ว เช่น โรค ถุงลม โป่งพองอาจกำเริบขึ้นได้จากการสัมผัสฝุ่นกราไฟต์ที่มีความเข้มข้นสูงเป็นเวลานาน
• การสัมผัสกับดวงตา: ฝุ่นละอองเข้าตาจะทำให้เกิดการระคายเคือง ผู้ที่สัมผัสอาจมีอาการน้ำตาไหล ตาแดง และรู้สึกไม่สบายตา
• การสัมผัสทางผิวหนัง: ภายใต้สภาวะการใช้งานปกติ วัสดุนี้ไม่ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพ ฝุ่นอาจทำให้ผิวหนังระคายเคืองได้
• การกลืนกิน : ไม่เกี่ยวข้อง เนื่องจากลักษณะของผลิตภัณฑ์ในสภาพที่ผลิตและจัดส่งแล้ว อย่างไรก็ตาม การกลืนกินฝุ่นละอองที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานอาจทำให้เกิดอาการคลื่นไส้และอาเจียน
• ผลกระทบทางกายภาพ/เคมีที่อาจเกิดขึ้น: วัสดุที่เป็นก้อนไม่ติดไฟ วัสดุอาจก่อให้เกิดฝุ่นและสะสมประจุไฟฟ้าสถิต ซึ่งอาจทำให้เกิดประกายไฟ (แหล่งกำเนิดประกายไฟ) ระดับฝุ่นที่สูงอาจก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อการระเบิดได้

The Occupational Safety and Health Administration (OSHA) has set the legal limit (permissible exposure limit) for graphite exposure in the workplace as a time weighted average (TWA) of 15 million particles per cubic foot (1.5 mg/m³) over an 8-hour workday. The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) has set a recommended exposure limit (REL) of TWA 2.5 mg/m³ respirable dust over an 8-hour workday. At levels of 1250 mg/m³, graphite is immediately dangerous to life and health.^[72]

The most common way of recycling graphite occurs when synthetic graphite electrodes are either manufactured and pieces are cut off or lathe turnings are discarded for reuse, or the electrode (or other materials) are used all the way down to the electrode holder. A new electrode replaces the old one, but a sizeable piece of the old electrode remains. This is crushed and sized, and the resulting graphite powder is mostly used to raise the carbon content of molten steel.

Graphite-containing refractories are sometimes also recycled, but often are not due to their low graphite content: the largest-volume items, such as carbon-magnesite bricks that contain only 15–25% graphite, usually contain too little graphite to be worthwhile to recycle. However, some recycled carbon–magnesite brick is used as the basis for furnace-repair materials, and also crushed carbon–magnesite brick is used in slag conditioners.

While crucibles have a high graphite content, the volume of crucibles used and then recycled is very small.

A high-quality flake graphite product that closely resembles natural flake graphite can be made from steelmaking kish. Kish is a large-volume near-molten waste skimmed from the molten iron feed to a basic oxygen furnace and consists of a mix of graphite (precipitated out of the supersaturated iron), lime-rich slag, and some iron. The iron is recycled on-site, leaving a mixture of graphite and slag. The best recovery process uses hydraulic classification (which utilizes a flow of water to separate minerals by specific gravity: graphite is light and settles nearly last) to get a 70% graphite rough concentrate. Leaching this concentrate with hydrochloric acid gives a 95% graphite product with a flake size ranging from 10 mesh (2 mm) down.

ในปี ค.ศ. 1893 ชาร์ลส์ สตรีท แห่งเลอ คาร์โบเน ค้นพบกระบวนการผลิตกราไฟต์เทียม ในช่วงกลางทศวรรษ ค.ศ. 1890 เอ็ดเวิร์ด กู๊ดริช แอชเชสัน (ค.ศ. 1856–1931) ได้คิดค้นวิธีการผลิตกราไฟต์สังเคราะห์โดยบังเอิญอีกวิธีหนึ่งหลังจากสังเคราะห์คาร์บอรันดัม (หรือที่เรียกว่าซิลิคอนคาร์ไบด์) เขาค้นพบว่าการให้ความร้อนแก่คาร์บอรันดัมมากเกินไป ซึ่งแตกต่างจากคาร์บอนบริสุทธิ์ จะทำให้เกิดกราไฟต์เกือบบริสุทธิ์ ในขณะที่ศึกษาผลกระทบของอุณหภูมิสูงต่อคาร์บอรันดัม เขาพบว่าซิลิคอนระเหยที่อุณหภูมิประมาณ 4,150 °C (7,500 °F) เหลือคาร์บอนไว้ในรูปของคาร์บอนกราไฟต์ กราไฟต์นี้กลายเป็นสารหล่อลื่นที่มีค่า^{[ 16 ]}

เทคนิคของ Acheson ในการผลิตซิลิคอนคาร์ไบด์และกราไฟต์เรียกว่ากระบวนการ Achesonในปี พ.ศ. 2449 Acheson ได้รับสิทธิบัตรสำหรับวิธีการสังเคราะห์กราไฟต์ของเขา^{[ 73 ]}และในปี พ.ศ. 2440 ได้เริ่มการผลิตเชิงพาณิชย์^{[ 16 ]}บริษัท Acheson Graphite Co. ก่อตั้งขึ้นในปี พ.ศ. 2442

กราไฟต์สังเคราะห์ยังสามารถเตรียมได้จากโพลีอิไมด์แล้วนำไปจำหน่ายเชิงพาณิชย์ได้^{[ 74 ] [ 75 ]}

กราไฟต์ไพโรไลติกที่มีการจัดเรียงตัวสูง (HOPG) เป็นกราไฟต์สังเคราะห์คุณภาพสูงสุด ใช้ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเป็นมาตรฐานความยาวสำหรับการสอบเทียบกล้องจุลทรรศน์แบบสแกนโพรบ^{[ 76 ] [ 77 ]}

อิเล็ก โทรดกรา ไฟต์ เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ใช้หลอมเศษเหล็กและเหล็กกล้า และบางครั้งก็ใช้หลอมเหล็กที่ลดลงโดยตรง (DRI) ในเตาหลอมไฟฟ้าแบบอาร์ค ซึ่งเป็น เตาหลอมเหล็กส่วนใหญ่ อิเล็ก โทรด เหล่านี้ทำจากปิโตรเลียมโค้กหลังจากผสมกับน้ำมันดินถ่านหิน จากนั้น จึงทำการอัดขึ้นรูปและขึ้นรูป แล้วนำไปอบเพื่อทำให้สารยึดเกาะ(น้ำมันดิน) กลายเป็นคาร์บอน สุดท้ายจึงทำการกราไฟต์โดยการให้ความร้อนที่อุณหภูมิเกือบ 3,000 °C (5,430 °F) ซึ่งอะตอมของคาร์บอนจะเรียงตัวกันเป็นกราไฟต์ อิเล็กโทรดเหล่านี้มีขนาดแตกต่างกันไป ยาวได้ถึง 3.5 เมตร (11 ฟุต) และมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 75 เซนติเมตร (30 นิ้ว) สัดส่วนของเหล็กกล้า ทั่วโลก ที่ผลิตโดยใช้เตาหลอมไฟฟ้าแบบอาร์คกำลังเพิ่มขึ้น และตัวเตาหลอมไฟฟ้าแบบอาร์คเองก็มีประสิทธิภาพมากขึ้น ทำให้ผลิตเหล็กกล้าได้มากขึ้นต่ออิเล็กโทรดหนึ่งตัน การประมาณการจาก ข้อมูลของ USGSระบุว่าการบริโภคอิเล็กโทรดกราไฟต์อยู่ที่ 197,000 ตัน (217,000 ตันสั้น) ในปี 2548 ^{[ 53 ]}

การหลอมอะลูมิเนียมด้วยไฟฟ้ายังใช้อิเล็กโทรดคาร์บอนกราไฟต์ด้วย ในระดับที่เล็กกว่ามาก อิเล็กโทรดกราไฟต์สังเคราะห์จะถูกนำมาใช้ในการตัดเฉือนด้วยการปล่อยประจุไฟฟ้า (EDM) ซึ่ง ^โดยทั่วไปใช้ในการทำแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก[ ^{78 ]}

ผงกราไฟต์ทำโดยการให้ความร้อนแก่ผงปิโตรเลียมโค้ก ที่ อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิการเกิดกราไฟต์ บางครั้งอาจมีการปรับเปลี่ยนเล็กน้อย เศษกราไฟต์มาจากชิ้นส่วนของวัสดุอิเล็กโทรดที่ใช้ไม่ได้ (ในขั้นตอนการผลิตหรือหลังการใช้งาน) และเศษจากการกลึง โดยปกติหลังจากบดและคัดขนาดแล้ว ผงกราไฟต์สังเคราะห์ส่วนใหญ่ใช้ในการเพิ่มคาร์บอนในเหล็ก (แข่งขันกับกราไฟต์ธรรมชาติ) โดยบางส่วนใช้ในแบตเตอรี่และผ้าเบรก ตามข้อมูลจากสำนักงานสำรวจทางภูมิศาสตร์ของสหรัฐอเมริกาการผลิตผงกราไฟต์สังเคราะห์และเศษกราไฟต์ในสหรัฐอเมริกามีปริมาณ 95,000 ตัน (93,000 ตันยาว; 105,000 ตันสั้น) ในปี 2544 (ข้อมูลล่าสุด) ^{[ 53 ]}

สามารถสร้างกราไฟต์เกรดแบตเตอรี่ได้โดยการรีไซเคิลผงละเอียดจำนวนมากจากการผลิตแบตเตอรี่ กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการพ่นผงละเอียดลงบนน้ำมันดินปิโตรเลียมที่มีสารยึดเกาะและสารเชื่อมโยง จากนั้นจึงทำให้แห้ง^{[ 79 ]}

กราไฟต์สังเคราะห์เกรดพิเศษยังถูกนำมาใช้เป็นเมทริกซ์และตัวลดความเร็วของนิวตรอนภายในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ค่าภาคตัดขวางของนิวตรอนที่ต่ำยังทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชัน ที่กำลังวางแผน ไว้ ต้องระมัดระวังว่ากราไฟต์เกรดเครื่องปฏิกรณ์ต้องปราศจากวัสดุดูดซับนิวตรอน เช่นโบรอนซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นอิเล็กโทรดเริ่มต้นในระบบการตกตะกอนกราไฟต์เชิงพาณิชย์ – นี่เป็นสาเหตุที่ทำให้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ใช้กราไฟต์ของเยอรมันในสงครามโลกครั้งที่สอง ล้มเหลว เนื่องจากพวกเขาไม่สามารถแยกปัญหาได้ พวกเขาจึงถูกบังคับให้ใช้น้ำหนักมาก (heavy water ) เป็นตัวลดความเร็วของนิวตรอนซึ่งมีราคาแพงกว่ามาก กราไฟต์ที่ใช้สำหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์มักถูกเรียกว่ากราไฟต์นิวเคลียร์ เฮอร์เบิร์ต จี . แมคเฟอร์สันนักฟิสิกส์ที่ได้รับการฝึกฝนจากเบิร์กลีย์ที่เนชั่นแนลคาร์บอน ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของยูเนียนคาร์ไบด์ มีบทบาทสำคัญในการยืนยันข้อสันนิษฐานของลีโอ ซิลาร์ด ว่าสิ่งเจือปนของโบรอนแม้ในกราไฟต์ "บริสุทธิ์" ก็เป็นสาเหตุของค่าภาคตัดขวางการดูดซับนิวตรอนในกราไฟต์ที่ส่งผลเสียต่อปฏิกิริยาลูกโซ่ของ U-235 แมคเฟอร์สันตระหนักถึงการมีอยู่ของสิ่งเจือปนในกราไฟต์ เนื่องจากการใช้เทคนิคคัลเลอร์ในการถ่ายทำภาพยนตร์ สเปกตรัมของอาร์คอิเล็กโทรดกราไฟต์ที่ใช้ในเครื่องฉายภาพยนตร์จำเป็นต้องมีสิ่งเจือปนเพื่อเพิ่มการปล่อยแสงในบริเวณสีแดงเพื่อแสดงโทนสีผิวที่อบอุ่นขึ้นบนหน้าจอ ดังนั้น หากไม่มีภาพยนตร์สี โอกาสที่ปฏิกิริยาลูกโซ่ยูเรเนียมตามธรรมชาติที่ยั่งยืนครั้งแรกจะต้องใช้เครื่องปฏิกรณ์ที่ควบคุมด้วยน้ำหนักมาก^{[ 80 ]}

เส้นใยกราไฟต์ (คาร์บอน)และนาโนทิวบ์คาร์บอนยังใช้ในพลาสติกเสริมแรงด้วยเส้นใยคาร์บอนและในวัสดุคอมโพสิตทนความร้อน เช่นคาร์บอน-คาร์บอนเสริมแรง (RCC) โครงสร้างเชิงพาณิชย์ที่ทำจากวัสดุคอมโพสิตเส้นใยคาร์บอนกราไฟต์ ได้แก่คันเบ็ดตกปลาก้านไม้กอล์ฟ โครงจักรยาน แผงตัวถังรถสปอร์ต ลำตัวเครื่องบินโบอิ้ง 787 ดรีมไลเนอร์และไม้คิวบิลเลียด และยังถูกนำไปใช้ในคอนกรีตเสริมเหล็ก อย่างประสบความสำเร็จ คุณสมบัติทางกลของวัสดุคอมโพสิตพลาสติกเสริมแรงด้วยเส้นใยคาร์บอนกราไฟต์และเหล็กหล่อ สีเทา ได้รับอิทธิพลอย่างมากจากบทบาทของกราไฟต์ในวัสดุเหล่านี้ ในบริบทนี้ คำว่า "(100%) กราไฟต์" มักถูกใช้ในความหมายกว้างๆ เพื่ออ้างถึงส่วนผสมบริสุทธิ์ของคาร์บอนเสริมแรงและเรซินในขณะที่คำว่า "คอมโพสิต" ใช้สำหรับวัสดุคอมโพสิตที่มีส่วนผสมเพิ่มเติม^{[ 81 ]}

ดินปืนไร้ควันสมัยใหม่เคลือบด้วยกราไฟต์เพื่อป้องกันการสะสมของประจุไฟฟ้าสถิต

กราไฟต์ถูกนำมาใช้ใน วัสดุดูดซับเรดาร์อย่างน้อยสามชนิดโดยนำมาผสมกับยางในวัสดุ Sumpf และ Schornsteinfeger ซึ่งใช้กับท่อหายใจของเรือดำน้ำ เพื่อลดพื้นที่หน้าตัดเรดาร์นอกจากนี้ยังใช้ในกระเบื้องของเครื่องบินขับไล่ล่องหน F-117 Nighthawk รุ่นแรกๆ อีกด้วย

วัสดุคอมโพสิตกราไฟต์ใช้เป็นตัวดูดซับอนุภาคพลังงานสูง เช่น ในระบบระบายลำแสงของเครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่^{[ 82 ]}

เครื่องมือสำหรับงานแก้วมักทำจากกราไฟต์ เนื่องจากกราไฟต์จะไม่เกาะติดกับแก้วหลอมเหลวร้อน ต่างจากเครื่องมือและแม่พิมพ์โลหะที่ต้องใช้สารเคลือบหรือสารหล่อลื่น ซึ่งมักมีส่วนประกอบของกราไฟต์ เครื่องจักร งานแก้วอัตโนมัติใช้กราไฟต์จำนวนมากในการจัดการแก้วหลอมเหลวและชิ้นงานที่ขึ้นรูปใหม่^{[ 83 ] [ 84 ]}

ทั่วโลกมีการยื่นจด สิทธิบัตรเทคโนโลยีแกรไฟต์มากกว่า 60,000 กลุ่ม ตั้งแต่ปี 2012 ถึง 2021 โดยผู้ยื่น จดสิทธิบัตรมาจากกว่า 60 ประเทศและภูมิภาค อย่างไรก็ตาม กลุ่มสิทธิบัตรที่เกี่ยวข้องกับแกรไฟต์ส่วนใหญ่มาจากเพียงไม่กี่ประเทศจีนเป็นประเทศที่ยื่นจดสิทธิบัตรมากที่สุด โดยมีมากกว่า 47,000 กลุ่ม คิดเป็นสี่ในห้าของกลุ่มสิทธิบัตรแกรไฟต์ที่ยื่นทั่วโลกในทศวรรษที่ผ่านมา ประเทศชั้นนำอื่นๆ ได้แก่ญี่ปุ่น สาธารณรัฐเกาหลี สหรัฐอเมริกาและสหพันธรัฐรัสเซียประเทศผู้ยื่นจดสิทธิบัตรทั้งห้าอันดับแรกนี้คิดเป็น 95 เปอร์เซ็นต์ของผลผลิตสิทธิบัตรทั่วโลกที่เกี่ยวข้องกับแกรไฟต์^{[ 85 ]}

ในบรรดาแหล่งกราไฟต์ต่างๆกราไฟต์เกล็ดมีจำนวนกลุ่มสิทธิบัตรมากที่สุด โดยมีการยื่นจดสิทธิบัตรมากกว่า 5,600 รายการทั่วโลกตั้งแต่ปี 2012 ถึง 2021 จีนเป็นประเทศที่ใช้ประโยชน์จากกราไฟต์เกล็ดอย่างแข็งขันที่สุด โดยได้รับการสนับสนุนจากการวิจัย อย่างแข็งขัน จากหน่วยงานเชิงพาณิชย์และสถาบันวิจัยต่างๆ และมีส่วนร่วมในการยื่นจดสิทธิบัตรทั่วโลกในด้านนี้ถึง 85 เปอร์เซ็นต์

ในขณะเดียวกัน นวัตกรรมที่สำรวจวิธีการสังเคราะห์และการใช้งานใหม่สำหรับกราไฟต์สังเคราะห์กำลังได้รับความสนใจไปทั่วโลก เนื่องจากหลายประเทศต่างพยายามใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติวัสดุที่เหนือกว่าของสารสังเคราะห์นี้ และลดการพึ่งพาวัสดุจากธรรมชาติ กิจกรรมการจดสิทธิบัตรส่วนใหญ่นำโดยหน่วยงานเชิงพาณิชย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งผู้ผลิตแบตเตอรี่และ ซัพพลายเออร์วัสดุ แอโนด ที่มีชื่อเสียงระดับโลก โดยความสนใจในการจดสิทธิบัตรมุ่งเน้นไปที่การใช้งานแอโนดของแบตเตอรี่^{[ 85 ]}

กระบวนการลอก ชั้น คาร์บอนภายในกราไฟต์ ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางระหว่างปี 2012 ถึง 2021 โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การลอกชั้นด้วยคลื่นอัลตราโซนิคและความร้อนเป็นสองวิธีที่ได้รับความนิยมมากที่สุดทั่วโลก โดยมีสิทธิบัตร 4,267 และ 2,579 กลุ่ม ตามลำดับ ซึ่งมากกว่าวิธีการทางเคมีหรือทางไฟฟ้าเคมีอย่างมีนัยสำคัญ

กิจกรรมการจดสิทธิบัตรทั่วโลกที่เกี่ยวข้องกับการผลัดเซลล์ผิวด้วยคลื่นอัลตราโซนิคลดลงในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเทคนิคต้นทุนต่ำนี้ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางแล้ว การผลัดเซลล์ผิวด้วยความร้อนเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นใหม่กว่า เมื่อเทียบกับการผลัดเซลล์ผิวด้วยคลื่นอัลตราโซนิค วิธีการทางความร้อนที่รวดเร็วและปราศจากตัวทำละลายนี้ดึงดูดความสนใจทางการค้ามากกว่า^{[ 85 ]}

กราไฟต์เป็น วัสดุขั้วบวกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน จึง ได้รับความสนใจอย่างมากทั่วโลกสำหรับการใช้งานในแบตเตอรี่โดยมีการยื่นจดสิทธิบัตรมากกว่า 8,000 กลุ่มระหว่างปี 2012 ถึง 2021 การใช้งานในแบตเตอรี่จึงเป็นตัวขับเคลื่อนสำคัญของสิ่งประดิษฐ์ที่เกี่ยวข้องกับกราไฟต์ทั่วโลก นวัตกรรมในด้านนี้ได้รับการนำโดยผู้ผลิตแบตเตอรี่หรือผู้จำหน่ายขั้วบวก ซึ่งได้สะสมสิทธิบัตรจำนวนมากโดยมุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่โดยอาศัยนวัตกรรมกราไฟต์เป็นขั้วบวกนอกจากผู้เล่นในอุตสาหกรรมแล้ว สถาบันการศึกษาและสถาบันวิจัยก็เป็นแหล่งสำคัญของนวัตกรรมในเทคโนโลยีกราไฟต์เป็นขั้วบวกเช่นกัน

กราไฟต์สำหรับ การใช้งาน โพลิเมอร์เป็นหัวข้อนวัตกรรมที่ได้รับความนิยมอย่างมากตั้งแต่ปี 2012 ถึง 2021 โดยมีการจดสิทธิบัตรมากกว่า 8,000 กลุ่มทั่วโลก อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การยื่นจดสิทธิบัตรในประเทศต้นทางของผู้ยื่นขอสิทธิบัตรในด้านนี้ ได้แก่ จีน ญี่ปุ่น และสหรัฐอเมริกา (US) ลดลง^{[ 85 ]}

กราไฟต์สำหรับการผลิตเซรามิกเป็นอีกหนึ่งสาขาที่มีการวิจัยอย่างเข้มข้น โดยมีการจดสิทธิบัตรมากกว่า 6,000 กลุ่มในทศวรรษที่ผ่านมา โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กราไฟต์สำหรับวัสดุทนไฟคิดเป็นสัดส่วนมากกว่าหนึ่งในสามของกลุ่มสิทธิบัตรกราไฟต์ที่เกี่ยวข้องกับเซรามิกในประเทศจีน และประมาณหนึ่งในห้าในส่วนอื่นๆ ของโลก การใช้งานกราไฟต์ที่สำคัญอื่นๆ ได้แก่ วัสดุเซรามิกที่มีมูลค่าสูง เช่นคาร์ไบด์สำหรับอุตสาหกรรมเฉพาะด้านต่างๆ ตั้งแต่ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ การบินและอวกาศ วิศวกรรมความแม่นยำ ไปจนถึงการใช้งานทางทหารและ นิวเคลียร์

แปรงถ่านเป็นวัสดุที่มีการศึกษาและใช้งานในด้านกราไฟต์มาอย่างยาวนาน อย่างไรก็ตาม ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา มีสิ่งประดิษฐ์ใหม่ๆ ในด้านนี้น้อยมาก โดยมีการยื่นจดสิทธิบัตรไม่ถึง 300 กลุ่มระหว่างปี 2012 ถึง 2021 ซึ่งน้อยกว่าช่วงปี 1992 ถึง 2011 อย่างมาก

การใช้งาน ด้านชีวการแพทย์เซ็นเซอร์และหมึกนำไฟฟ้าเป็นพื้นที่การใช้งานใหม่สำหรับกราไฟต์ที่ดึงดูดความสนใจจากทั้งสถาบันการศึกษาและหน่วยงานเชิงพาณิชย์ รวมถึงมหาวิทยาลัยที่มีชื่อเสียงและบริษัทข้ามชาติ โดยทั่วไปแล้ว สำหรับพื้นที่เทคโนโลยีใหม่ ๆกลุ่มสิทธิบัตรที่เกี่ยวข้องจะถูกยื่นโดยองค์กรต่าง ๆ โดยไม่มีผู้เล่นรายใดครองตลาด ส่งผลให้ผู้ยื่นขอสิทธิบัตรชั้นนำมีสิ่งประดิษฐ์ จำนวนน้อย ซึ่งแตกต่างจากในพื้นที่ที่มีการสำรวจอย่างดีแล้ว ที่พวกเขาจะสะสมเทคโนโลยีอย่างแข็งแกร่งและมีพอร์ตโฟลิโอสิทธิบัตรขนาดใหญ่ จุดเน้นนวัตกรรมของสามพื้นที่ใหม่นี้กระจัดกระจายและมีความหลากหลาย แม้แต่สำหรับผู้ยื่นขอสิทธิบัตรรายเดียว อย่างไรก็ตาม สิ่งประดิษฐ์ล่าสุดพบว่าเป็นการใช้ประโยชน์จากการพัฒนาวัสดุนาโน กราไฟต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งนาโนคอมโพสิตก ราไฟต์ และกราฟีน^{[ 85 ]}

 บทความนี้มีการนำข้อความจาก งาน เขียนที่เผยแพร่อย่างเสรีมาใช้ ได้รับอนุญาตภายใต้ CC-BY ข้อความนำมาจากรายงานสถานการณ์สิทธิบัตร - กราไฟต์และการประยุกต์ใช้​ WIPO

• Lipson, H.; Stokes, AR (1942). "โครงสร้างใหม่ของคาร์บอน" Nature . 149 ( 3777): 328. Bibcode : 1942Natur.149Q.328L . doi : 10.1038/149328a0 . S2CID  36502694 .
• C.Michael Hogan; Marc Papineau; และคณะ (18 ธันวาคม 1989). การประเมินสภาพแวดล้อมระยะที่ 1โรงงานกราไฟต์แอสเบอรี 2426–2500 ถนนเคิร์กแฮม โอ๊คแลนด์ แคลิฟอร์เนีย รายงาน Earth Metrics หมายเลข 10292.001 (รายงาน)
• ไคลน์, คอร์เนลิส; คอร์เนลิอุส เอส. เฮอร์ลบัต จูเนียร์ (1985). คู่มือแร่ธาตุวิทยา: ตามแบบของดานา (ฉบับที่ 20). ไวลีย์. ISBN 978-0-471-80580-9.
• เทย์เลอร์, ฮาโรลด์ เอ. (2000). กราไฟต์ . รายงานสินค้าโภคภัณฑ์สำหรับผู้บริหารของไฟแนนเชียลไทมส์. ลอนดอน: สำนักพิมพ์ Mining Journal Books. ISBN 978-1-84083-332-4.
• เทย์เลอร์, ฮาโรลด์ เอ. (2005). กราไฟต์ . แร่ธาตุและหินอุตสาหกรรม (ฉบับที่ 7). ลิตเติลตัน, โคโลราโด: AIME-สมาคมวิศวกรเหมืองแร่. ISBN 978-0-87335-233-8.

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับกราไฟต์

• กราไฟต์เกรดแบตเตอรี่
• กราไฟต์ที่ Minerals.net
• แกลเลอรี่แร่
• แร่ธาตุและการสำรวจ – แผนที่แสดงแหล่งเหมืองแร่และผู้ผลิตกราไฟต์ทั่วโลก ปี 2012
• Mindat พร้อมสถานที่ตั้ง
• โครงสร้างโคเวเลนต์ขนาดใหญ่
• หน้ากราไฟต์
• วิดีโอบรรยายเกี่ยวกับคุณสมบัติของกราไฟต์ โดย เอ็ม. เฮกกีมหาวิทยาลัยซัสเซ็กซ์
• คู่มือพกพาเกี่ยวกับอันตรายจากสารเคมีของ CDC – NIOSH
• usgs.gov (สรุปข้อมูลสินค้าโภคภัณฑ์แร่ ปี 2025): กราไฟต์ (ธรรมชาติ)