グラファイトは元素炭素の同素体であり、各炭素原子は共有結合して共有結合分子を形成する他の 3 つの炭素原子 (複数の六角形を含む蜂の巣状のパターンに配置) に囲まれています。

グラファイトはその特殊な構造により、次のような特殊な特性を持っています。

1) 高温耐性: 黒鉛の融点は 3850 ± 50 ℃、沸点は 4250 ℃です。超高温アークで燃焼した後でも重量損失が非常に少なく、熱膨張率も非常に小さいです。黒鉛の強度は温度とともに増加し、2000℃では黒鉛の強度は2倍になります。

2) 導電率と熱伝導率：黒鉛の導電率は一般の非金属鉱物の100倍です。熱伝導率は鋼、鉄、鉛などの金属素材を上回ります。熱伝導率は温度の上昇とともに低下し、極度の高温でもグラファイトは絶縁体になります。グラファイトの各炭素原子は他の炭素原子と 3 つの共有結合のみを形成し、各炭素原子は電荷を移動するための自由電子を 1 つ保持しているため、グラファイトは電気を通すことができます。

3) 潤滑性: 黒鉛の潤滑性能は黒鉛片の大きさに依存します。フレークが大きいほど摩擦係数が小さくなり、潤滑性能が良くなります。

4) 化学的安定性: 黒鉛は室温で良好な化学的安定性を持ち、酸、アルカリ、有機溶剤による腐食に耐えることができます。

5) 可塑性: グラファイトは優れた靭性を備えており、非常に薄いシートに粉砕することができます。

6) 耐熱衝撃性: グラファイトは室温で使用した場合、急激な温度変化にも損傷なく耐えることができます。黒鉛は温度が急激に変化しても体積があまり変化せず、割れません。

使用法：
1. 耐火物として使用: 黒鉛とその製品は、高温耐性と高強度の特性を持っています。これらは主に冶金業界で黒鉛るつぼを製造するために使用されます。製鋼では、黒鉛は鋼インゴットの保護剤や冶金炉のライニングとして一般に使用されます。

2. 導電性材料として: 電極、ブラシ、カーボンロッド、カーボンチューブ、水銀整流器の正極、グラファイトガスケット、電話部品、テレビ管のコーティングなどを製造するために電気産業で使用されます。

3. 耐摩耗性の潤滑材料として: グラファイトは機械産業で潤滑剤としてよく使用されます。高速、高温、高圧の条件下では潤滑油が使用できない場合が多いですが、黒鉛耐摩耗材料は200～2000℃の高温での高速摺動下では潤滑油なしでも作動します。腐食性媒体を広く輸送する多くの装置では、ピストン カップ、シール リング、ベアリングの製造にグラファイト材料が使用されており、動作中に潤滑油を追加する必要がありません。グラファイトエマルションは、多くの金属加工 (伸線、管伸線) の優れた潤滑剤としても機能します。
4. グラファイトは化学的安定性に優れています。特殊加工された黒鉛は、耐食性、良好な熱伝導性、低透過性などの特性を備え、熱交換器、反応槽、凝縮器、燃焼塔、吸収塔、冷却器、加熱器、フィルター、ポンプ装置などの製造に広く使用されています。石油化学、湿式冶金、酸塩基製造、合成繊維、製紙などの産業分野で広く使用されており、大量の金属材料を節約できます。

不浸透性グラファイトの種類は、含まれる樹脂の違いにより耐食性が異なります。フェノール樹脂含浸剤は酸耐性はありますが、アルカリ耐性はありません。フルフリルアルコール樹脂含浸剤は、酸性およびアルカリ性の両方に耐性があります。種類によって耐熱性も異なります。カーボンは還元性雰囲気では2000～3000℃に耐えますが、酸化性雰囲気ではそれぞれ350℃、400℃で酸化が始まります。不透過性黒鉛は含浸剤によって種類が異なりますが、一般的にはフェノールアルコールやフルフリルアルコールを含浸させることで180℃以下まで耐熱性を持たせます。

5.鋳造、砂挽き、成形、高温冶金材料に使用：黒鉛は熱膨張係数が小さく、急冷や加熱の変化に耐えられるため、ガラス製品の型として使用できます。グラファイトを使用すると、ブラックメタルは正確な寸法、滑らかな表面、高歩留まりの鋳物を得ることができます。無加工または軽微な加工で使用できるため、金属の使用量を大幅に節約できます。超硬合金の製造などの粉末冶金プロセスでは、通常、グラファイト材料を使用してプレスおよび焼結用のセラミックボートを製造します。単結晶シリコンの結晶成長るつぼ、局所精製容器、支持具、誘導加熱装置などはすべて高純度黒鉛から加工されています。さらに、黒鉛は、真空精錬用の黒鉛断熱板やベース、および高温抵抗炉の管、ロッド、プレート、グリッドなどの部品としても使用できます。

6. 原子力産業および国防産業での使用: 黒鉛には原子炉で使用される優れた中性子減速材があり、ウラン黒鉛原子炉は広く使用されているタイプの原子炉です。動力用原子炉に使用される減速材には、高い融点、安定性、耐食性が求められますが、黒鉛は上記の要件を十分に満たすことができます。原子炉で使用されるグラファイトの純度要件は非常に高く、不純物含有量は数十 PPM を超えてはなりません。特にホウ素含有量は 0.5PPM 未満である必要があります。国防産業では、グラファイトは固体燃料ロケットのノズル、ミサイルのノーズコーン、宇宙航行機器の部品、断熱材、放射線防止材の製造にも使用されています。

7. グラファイトはボイラーのスケール付着も防止します。関連する単体テストでは、一定量の黒鉛粉末 (水 1 トンあたり約 4 ～ 5 グラム) を水に添加すると、ボイラー表面のスケール付着を防止できることが示されています。さらに、金属製の煙突、屋根、橋、パイプラインをグラファイトでコーティングすると、腐食や錆を防ぐことができます。

グラファイトは鉛筆の芯、顔料、研磨剤として使用できます。特殊な処理を施した黒鉛は、関連産業分野向けのさまざまな特殊素材の製造に使用できます。