คาร์บอนไพโรไลติกเป็นวัสดุที่มีลักษณะคล้ายกราไฟต์แต่มีพันธะโควาเลนต์ บางส่วน ระหว่าง แผ่น กราฟีนอันเป็นผลมาจากความไม่สมบูรณ์ในกระบวนการผลิต

คาร์บอนไพโรไลติกเป็นคาร์บอนที่มนุษย์สร้างขึ้นและเชื่อกันว่าไม่มีอยู่ในธรรมชาติ^{[ 1 ]}โดยทั่วไปจะผลิตโดยการให้ความร้อนไฮโดรคาร์บอนจนเกือบถึงอุณหภูมิการสลายตัวและปล่อยให้กราไฟต์ตกผลึก ( ไพโรไลซิส )

วิธีหนึ่งคือการให้ความร้อนแก่เส้นใยสังเคราะห์ในสภาวะสุญญากาศเพื่อผลิตเส้นใยคาร์บอน

มีการนำไปใช้ในงานที่ต้องทนต่ออุณหภูมิสูง เช่นหัวจรวดเครื่องยนต์จรวด แผ่นกันความร้อน เตาเผาในห้องปฏิบัติการพลาสติกเสริมกราไฟต์การเคลือบอนุภาคเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ และในอุปกรณ์เทียม ทางการ แพทย์

ได้รับการพัฒนาในช่วงปลายทศวรรษ 1950 โดยเป็นการต่อยอดจากงานวิจัยเกี่ยวกับการตกตะกอนไอระเหยของโลหะ ทนไฟ ^{[ 2 ]}

โดยทั่วไปแล้วตัวอย่างกราไฟต์ไพโรไลติกจะมี ระนาบ การแตกตัว เพียงระนาบเดียว คล้ายกับไมกาเนื่องจากแผ่นกราฟีนตกผลึกในแนวระนาบ ต่างจากคาร์บอนไพโรไลติกซึ่งก่อตัวเป็นโซนที่มีการวางตัวแบบสุ่มในระดับจุลภาค ด้วยเหตุนี้ กราไฟต์ไพโรไลติกจึงแสดง คุณสมบัติ แอนไอโซโทรปิก ที่ผิดปกติหลายประการ มันนำความร้อน ได้ดี กว่าคาร์บอนไพโรไลติกในแนวระนาบ ทำให้มันเป็นหนึ่งในตัวนำความร้อนแบบระนาบที่ดีที่สุดที่มีอยู่

กราไฟต์ไพโรไลติกก่อตัวเป็นผลึกโมเสกที่มีระดับความเป็นโมเสกที่ควบคุมได้ถึงระดับไม่กี่องศา

กราไฟต์ไพโรไลติกยัง มีคุณสมบัติ เป็นไดอะแมกเนติก มากกว่า ( χ = −4×10 ⁻⁴ ) เมื่อเทียบกับระนาบการแตกตัว โดยแสดงคุณสมบัติไดอะแมกเนติกสูงสุด (ตามน้ำหนัก) เมื่อเทียบกับไดอะแมกเนติกอื่นๆ ที่อุณหภูมิห้อง ในทางเปรียบเทียบ กราไฟต์ไพโรไลติกมีค่าความซึมผ่านสัมพัทธ์ 0.9996 ในขณะที่บิสมัทมีค่าความซึมผ่านสัมพัทธ์ 0.9998 ( ตาราง )

มีวัสดุเพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้นที่สามารถลอยตัวได้อย่างเสถียรเหนือสนามแม่เหล็กจากแม่เหล็กถาวร แม้ว่าแรงผลักทางแม่เหล็กจะเกิดขึ้นได้ง่ายและชัดเจนระหว่างแม่เหล็กสองชิ้นใดๆ แต่รูปร่างของสนามแม่เหล็กทำให้แม่เหล็กด้านบนผลักออกไปด้านข้างแทนที่จะคงอยู่ในตำแหน่งที่มั่นคง ทำให้การลอยตัวอย่างเสถียรเป็นไปไม่ได้สำหรับวัตถุแม่เหล็ก (ดูทฤษฎีบทของเอิร์นชอว์ ) อย่างไรก็ตาม วัสดุที่มีคุณสมบัติเป็นไดอะแมกเนติกสูงสามารถลอยตัวเหนือแม่เหล็กที่มีกำลังแรงได้

ด้วยความพร้อมใช้งานของแม่เหล็กถาวรธาตุหายากที่พัฒนาขึ้นในช่วงทศวรรษ 1970 และ 1980 ประกอบกับคุณสมบัติการเป็นไดอะแมกเนติกที่แข็งแกร่งของกราไฟต์ไพโรไลติก ทำให้กราไฟต์ไพโรไลติกเป็นวัสดุสาธิตที่สะดวกสำหรับปรากฏการณ์นี้

ในปี 2555 กลุ่มวิจัยในญี่ปุ่นได้แสดงให้เห็นว่ากราไฟต์ไพโรไลติกสามารถตอบสนองต่อแสงเลเซอร์หรือแสงแดดธรรมชาติที่มีกำลังมากพอโดยการหมุนหรือเคลื่อนที่ไปในทิศทางของการไล่ระดับสนาม^{[ 3 ] [ 4 ]}ความไวต่อสนามแม่เหล็กของคาร์บอน จะอ่อนลงเมื่อได้รับแสงส่องสว่างมากพอ ส่งผลให้การ ทำให้เป็นแม่เหล็กของวัสดุ ไม่สมดุล และเกิดการเคลื่อนที่เมื่อใช้รูปทรงเรขาคณิตเฉพาะ

คาร์บอนไพโรไลติกอาจเป็นสาเหตุของ "ซี่ล้อ" ลึกลับในวงแหวนของดาวเสาร์ โดยการตกตะกอนไอเคมีบนซิลิเกตในวงแหวน B ของดาวเสาร์ ก๊าซมีเทนที่อุณหภูมิสูง (1400K) สามารถเปลี่ยนเป็นคาร์บอนไพโรไลติกได้ เนื่องจากการเคลือบด้วยคาร์บอนไดอะแมกเนติกสูงนี้ทำปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กเส้นศูนย์สูตรของดาวเสาร์ ทำให้เม็ดซิลิเกตสามารถลอยอยู่เหนือและใต้ระนาบวงแหวนได้ เมื่อสัมผัสกับแสงแดด เม็ดที่เคลือบด้วยคาร์บอนไพโรไลติกจะสูญเสียอิเล็กตรอนเนื่องจากปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก กลายเป็นพาราแมกเนติก และถูกดึงกลับเข้าไปในโครงสร้างวงแหวนหลักโดยสนามแม่เหล็กเส้นศูนย์สูตรเดียวกัน^{[ 5 ]}

• ใช้แบบไม่เสริมแรงสำหรับส่วนหัวของขีปนาวุธ และมอเตอร์จรวดแบบระบายความร้อนด้วยการระเหย (boiloff-cooled )
• ในรูปของเส้นใย จะใช้เพื่อเสริมความแข็งแรงให้กับพลาสติกและโลหะ (ดูเส้นใยคาร์บอนและพลาสติกเสริมกราไฟต์ )
• เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบใช้กรวดเป็นเชื้อเพลิงใช้สารเคลือบคาร์บอนไพโรไลติกเป็นตัวลดความเร็วของนิวตรอนสำหรับกรวดแต่ละก้อน
• ใช้สำหรับเคลือบหลอดแกรไฟต์ (คิวเวตต์) ในเตาเผาดูดกลืนอะตอมแบบเตาแกรไฟต์เพื่อลดความเครียดจากความร้อน จึงช่วยยืดอายุการใช้งานของคิวเวตต์
• คาร์บอนไพโรไลติกถูกนำไปใช้ในงานด้านการจัดการความร้อนในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลายด้าน เช่น วัสดุเชื่อมต่อความร้อน แผ่นกระจายความร้อน และครีบระบายความร้อน
• บางครั้งนำมาใช้ทำ ท่อสำหรับ สูบยาสูบ
• ใช้ในการสร้างโครงสร้างแบบตารางในหลอดสุญญากาศกำลังสูงบางชนิด
• ใช้เป็นโมโนโครมาเตอร์สำหรับการศึกษาการกระเจิงของนิวตรอนและรังสีเอ็กซ์
• ลิ้นหัวใจเทียม
• ข้อเทียมหัวรัศมี^{[ 6 ]}
• นอกจากนี้ยังใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ที่ต้องการแรงเสียดทานในระดับที่เหมาะสมระหว่างชิ้นส่วนสองชิ้น
• กราไฟต์ไพโรไลติกที่มีการจัดเรียงตัวสูง (HOPG) ถูกนำมาใช้เป็นองค์ประกอบกระจายแสงในสเปกโทรเมตร HOPG ซึ่งใช้สำหรับการวิเคราะห์สเปกตรัมรังสีเอ็กซ์
• ใช้ในอุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคล^{[ 7 ]}

เนื่องจากวัสดุนี้ไม่ก่อให้เกิดลิ่มเลือดได้ง่าย จึงมักแนะนำให้ใช้วัสดุนี้บุภายในอวัยวะเทียม ที่สัมผัสกับเลือด เพื่อลดความเสี่ยงของการเกิดลิ่มเลือดอุดตัน ตัวอย่างเช่น มีการนำไปใช้ในหัวใจเทียมและลิ้นหัวใจเทียมใน ทางตรงกันข้าม สเตนต์หลอดเลือด มักบุด้วยพอลิเมอร์ที่มีเฮปารินเป็นหมู่ข้างเคียง โดยอาศัยฤทธิ์ของยาในการป้องกันการเกิดลิ่มเลือด ซึ่งส่วนหนึ่งเป็นเพราะความเปราะ ของคาร์บอนไพโรไลติกและ การเสียรูปถาวรจำนวนมากที่เกิดขึ้นกับสเตนต์ระหว่างการขยายตัว

คาร์บอนไพโรไลติกยังถูกนำมาใช้ทางการแพทย์เพื่อเคลือบวัสดุปลูกถ่ายกระดูกที่ถูกต้องตามหลักกายวิภาค หรือที่เรียกว่าข้อต่อทดแทนในการใช้งานนี้ ปัจจุบันมีการวางจำหน่ายภายใต้ชื่อ "PyroCarbon" วัสดุปลูกถ่ายเหล่านี้ได้รับการอนุมัติจากสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา ของสหรัฐอเมริกา สำหรับการใช้งานในมือเพื่อทดแทนข้อต่อเมตาคาร์โปฟาลันเจียล (ข้อต่อกระดูกนิ้ว) โดยผลิตโดยสองบริษัท ได้แก่ Tornier (BioProfile) และ Ascension Orthopedics ^{[ 8 ]}เมื่อวันที่ 23 กันยายน 2011 Integra LifeSciencesได้เข้าซื้อกิจการ Ascension Orthopedics วัสดุปลูกถ่ายคาร์บอนไพโรไลติกของบริษัทนี้ถูกนำมาใช้ในการรักษาผู้ป่วยที่เป็นโรคข้อเสื่อมหลายรูปแบบ^{[ 9 ] [ 10 ]}ในเดือนมกราคม 2021 Integra LifeSciences ได้ขายบริษัทด้านศัลยกรรมกระดูกให้กับSmith+Nephewในราคา 240 ล้านดอลลาร์^{[ 11 ]}

นอกจากนี้ FDA ยังอนุมัติการเปลี่ยนข้อต่อระหว่างนิ้วด้วย PyroCarbon ภายใต้ข้อยกเว้นอุปกรณ์เพื่อมนุษยธรรม^{[ 12 ]}