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

สำนักงานความปลอดภัยและสุขภาพในการทำงาน (OSHA) ได้กำหนดขีดจำกัดทางกฎหมาย ( ขีดจำกัดการสัมผัสที่อนุญาต ) สำหรับการสัมผัสกราไฟต์ในสถานที่ทำงานไว้ที่ค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักตามเวลา (TWA) 15  ล้านอนุภาคต่อลูกบาศก์ฟุต (1.5 มก./ลบ.ม. ⁾ในช่วงเวลาทำงาน 8 ชั่วโมงสถาบันแห่งชาติเพื่อความปลอดภัยและสุขภาพในการทำงาน (NIOSH) ได้กำหนดขีดจำกัดการสัมผัสที่แนะนำ (REL) ไว้ที่ TWA 2.5 มก./ลบ.ม. ของ^ฝุ่นละอองที่หายใจได้ในช่วงเวลาทำงาน 8 ชั่วโมง ที่ระดับ 1250 มก./ ^ลบ.ม.กราไฟต์จะเป็นอันตรายต่อชีวิตและสุขภาพทันที^{[ 72 ]}

วิธีการรีไซเคิลกราไฟต์ที่พบได้บ่อยที่สุดคือ เมื่อมีการผลิตอิเล็กโทรดกราไฟต์สังเคราะห์แล้วตัดชิ้นส่วนออกมา หรือเศษจากการกลึงถูกทิ้งเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ หรือใช้อิเล็กโทรด (หรือวัสดุอื่นๆ) จนถึงตัวยึดอิเล็กโทรด อิเล็กโทรดใหม่จะถูกนำมาแทนที่อิเล็กโทรดเก่า แต่ชิ้นส่วนขนาดใหญ่ของอิเล็กโทรดเก่าจะยังคงเหลืออยู่ ชิ้นส่วนนี้จะถูกบดและคัดขนาด และผงกราไฟต์ที่ได้ส่วนใหญ่จะถูกนำไปใช้เพื่อเพิ่มปริมาณคาร์บอนในเหล็กหลอมเหลว

วัสดุทนไฟที่มีส่วนประกอบของกราไฟต์บางครั้งก็ถูกนำกลับมารีไซเคิล แต่ส่วนใหญ่มักไม่ทำเช่นนั้นเนื่องจากมีปริมาณกราไฟต์ต่ำ: ชิ้นส่วนที่มีปริมาณมาก เช่น อิฐคาร์บอนแมกนีไซต์ที่มีกราไฟต์เพียง 15-25% มักมีปริมาณกราไฟต์น้อยเกินไปที่จะคุ้มค่ากับการรีไซเคิล อย่างไรก็ตาม อิฐคาร์บอนแมกนีไซต์ที่รีไซเคิลแล้วบางส่วนถูกนำมาใช้เป็นพื้นฐานสำหรับวัสดุซ่อมแซมเตาหลอม และอิฐคาร์บอนแมกนีไซต์บดก็ถูกนำมาใช้ในสารปรับสภาพตะกรันด้วย

แม้ว่าเบ้าหลอมจะมีปริมาณกราไฟต์สูง แต่ปริมาณเบ้าหลอมที่ใช้แล้วและนำกลับมาใช้ใหม่นั้นมีน้อยมาก

ผลิตภัณฑ์กราไฟต์เกล็ดคุณภาพสูงที่มีลักษณะคล้ายคลึงกับกราไฟต์เกล็ดธรรมชาติ สามารถผลิตได้จากของเสียจากกระบวนการผลิตเหล็กที่เรียกว่า "คิช" คิชเป็นของเสียปริมาณมากที่เกือบหลอมเหลว ซึ่งถูกตักออกจากเหล็กหลอมเหลวที่ป้อนเข้าเตาหลอมออกซิเจนพื้นฐาน และประกอบด้วยส่วนผสมของกราไฟต์ (ตกตะกอนจากเหล็กอิ่มตัวยิ่งยวด) ตะกรันที่มีแคลเซียมสูง และเหล็กบางส่วน เหล็กจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่ในสถานที่ ทำให้เหลือส่วนผสมของกราไฟต์และตะกรัน กระบวนการผลิตที่ดีที่สุดใช้การแยกประเภทด้วยแรงดันน้ำ (ซึ่งใช้การไหลของน้ำเพื่อแยกแร่ธาตุตามความหนาแน่นจำเพาะ: กราไฟต์มีน้ำหนักเบาและตกตะกอนเกือบเป็นลำดับสุดท้าย) เพื่อให้ได้สารเข้มข้นกราไฟต์หยาบที่มีความเข้มข้น 70% การชะล้างสารเข้มข้นนี้ด้วยกรดไฮโดรคลอริกจะให้ผลิตภัณฑ์กราไฟต์ที่มีความเข้มข้น 95% โดยมีขนาดเกล็ดตั้งแต่ 10 เมช (2 มม.) ลงมา

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)