Graphite

Graphit ist eine kristalline Modifikation des Kohlenstoffs, die sowohl natürlich vorkommt als auch synthetisch erzeugt werden kann. Er ist schon seit dem Altertum bekannt und wird heute in verschiedenen Regionen der Welt bergmännisch abgebaut. Erst die Reinigung und Veredelung macht den Graphit zu einem High-Tec Material. Synthetische Graphite werden durch unterschiedliche Methoden und aus unterschiedlichen Ausgangstoffen hergestellt. Die Graphitierung erfolgt in speziellen Öfen bei Temperaturen bis 3000°C. Mikroskopisch besteht Graphit aus einzelnen, leicht gegeneinander verschiebbaren Graphenschichten, in denen die Atome in einem hexagonalen Gitter angeordnet sind. Die Eigenschaften des Materials, etwa die elektrische und die thermische Leitfähigkeit, hängen entscheidend davon ab, ob sie innerhalb dieser Graphenschichten oder senkrecht dazu betrachtet werden. Der Grund dafür sind hohe Bindungsenergien innerhalb der Schichten (>4eV zwischen je zwei benachbarten Atomen) und nur schwachen Bindungen zwischen den Ebenen (<0,1 eV). Aufgrund seiner Struktur ist Graphit interkalierbar. Dies eröffnet eine Vielzahl neuer Anwendungsmöglichkeiten z. B. als Flammschutzmittel, zur Folienproduktion oder als Energiespeicher. Zu den wichtigsten Einsatzgebieten für Graphite zählen die Verwendung als Schmierstoff und – wegen seiner hohen Sublimationstemperatur – der Einsatz im Feuerfestbereich. Auch als Leitfähigkeitszusatz hat Graphit eine erhebliche Bedeutung, etwa in Produkten aus nicht intrinsisch leitfähigen Polymeren. Neben einer Vielzahl weiterer Anwendungsgebiete werden Graphite insbesondere auch in elektrochemischen Anwendungen eingesetzt. Batteriesysteme wie Alkali-Mangan oder Lithium-Ionen-Batterien enthalten modifizierte Graphite.