אבקת גרפיט היא מעין חומר אבקה עדין העשוי מפחמן לאחר פירוליזה או פחמול בטמפרטורה גבוהה, והמרכיב העיקרי שלה הוא פחמן. אבקת גרפיט בעלת מבנה שכבות ייחודי, שהוא אפור שחור או שחור בהיר. משקלו המולקולרי הוא 12.011.
ניתן לסכם את המאפיינים של אבקת גרפיט באופן הבא:
1. מוליכות גבוהה ומוליכות תרמית: אבקת גרפיט היא חומר מוליכות ומוליכות תרמית טובה, בעלת מוליכות ומוליכות תרמית גבוהות. הדבר נובע בעיקר מהסידור ההדוק והמבנה השכבתי של אטומי פחמן בגרפיט, מה שמקל על הולכת אלקטרונים וחום.
2. אינרטיות כימית טובה: אבקת גרפיט היא בעלת יציבות כימית טובה ואינרטיות בתנאים רגילים, ואינה מגיבה עם רוב החומרים. זו גם הסיבה שאבקת גרפיט נמצאת בשימוש נרחב בתחומי חומרים אלקטרוניים וכימיים, הגנה מפני קורוזיה בטמפרטורה גבוהה וכו'.
3. יש לה חוזק מכני מסוים: בהשוואה לננו-חומרים אחרים, לאבקת גרפיט יש עמידות גבוהה יותר להשפעה, עמידות שחול ועמידות בפני סדקים, מה שיכול לשפר את התכונות המכניות של חומרים במידה מסוימת.
שיטות ההכנה של אבקת גרפיט הן שונות, והשיטות הנפוצות הן כדלקמן:
1. פירוליזה בטמפרטורה גבוהה: לחמם גרפיט טבעי או גביש גרפיט מסונתז כימית לטמפרטורה גבוהה (מעל 2000 ℃) כדי לפרק אותו לאבקת גרפיט.
2. שיטת פחמול בטמפרטורה גבוהה: אבקת גרפיט מתקבלת בתגובה כימית של גרפיט עם חומרי גלם בעלי מבנה שכבות הדומה לגרפיט. על פי חומרי גלם שונים, ניתן לחלק אותו לשיטות הכנה שונות, כגון שקיעת אדים כימית, פירוליזה ופחמול.
3. שיטה מכנית: באמצעות פעולות השחזה והקרנה מכניות, מעבדים חומרי גרפיט טבעי או גרפיט סינטטי לקבלת אבקת גרפיט.
לשיטות הכנה שונות יש השפעות שונות על האיכות, הטוהר והמורפולוגיה של אבקת גרפיט. ביישומים מעשיים יש לבחור שיטות הכנה מתאימות לפי דרישות שונות.
1. חומרים אלקטרוניים וכימיים: ניתן להכין אבקת גרפיט לרכבי פולימר מוליכים ותרמיים, המשמשים במכשירים אלקטרוניים, סוללות, דיו מוליך ותחומים אחרים. לדוגמה, בחומרי אלקטרודה, אבקת גרפיט יכולה להגביר את מוליכות החומר, לשפר את הביצועים האלקטרוכימיים של האלקטרודה ולהאריך את חיי השירות של הסוללה.
2. חומרי ציפוי: ניתן להשתמש באבקת גרפיט להכנת ציפויים שונים, כגון ציפוי נגד קורוזיה, ציפוי מוליכות תרמית, ציפוי מיגון אלקטרומגנטי ועוד. בתחומי הרכב, כלי הטיס, הבנייה וכד' מכינים את הציפויים. עם אבקת גרפיט יכול לשפר את עמידות האולטרה סגול ועמידות בפני קורוזיה של חומרים.
3. זרז: ניתן להשתמש באבקת גרפיט להכנת זרז, והיא נמצאת בשימוש נרחב בסינתזה אורגנית, ייצור כימי ותחומים אחרים. לדוגמה, בהידרוגנציה של שמן צמחי, אבקת גרפיט לאחר הטיפול יכולה לשמש כזרז לשיפור סלקטיביות התגובה והתשואה.
4. חומרים קרמיים: בהכנת חומרים קרמיים, אבקת גרפיט יכולה לשפר את החוזק המכני שלה ותכונות אחרות באמצעות אפקט חיזוק. במיוחד ב-cermets וקרמיקה נקבוביות, אבקת גרפיט נמצאת בשימוש נרחב.
