Penggunaan Grafit dalam Kehidupan Sehari-hari

Ketika kita berbicara tentang unsur kimia karbon, hal pertama yang mungkin muncul di benak kita adalah gas karbon dioksida. Menariknya, unsur nonlogam tetravalen ini dapat eksis dalam beberapa bentuk dan membentuk berbagai senyawa. Sementara karbon dapat menempel pada dirinya sendiri dalam satu cara untuk membentuk bahan paling keras yang disebut berlian, karbon juga dapat mengatur dirinya sendiri untuk membentuk salah satu zat paling lembut yang dikenal yang disebut grafit. Kedua susunan yang berbeda secara struktural dari unsur yang sama ini dikenal sebagai alotrop.

Grafit, dahulu dikenal sebagai plumbago, adalah alotrop kristal karbon, dengan atom-atomnya tersusun dalam struktur heksagonal. Ini terdiri dari bidang diperpanjang dari atom karbon hibridisasi sp² yang terikat dengan aman ke tiga atom karbon lainnya. (Titik leleh dan titik didih grafit yang sangat tinggi disebabkan oleh ikatan yang kuat antara atom karbon dalam setiap bidang.) Namun, jarak antara bidang atom ini jauh lebih jauh daripada jarak antara atom di dalam bidang.

Karena ikatan antar bidang lemah, deformasi padatan dengan menggerakkan satu bidang relatif terhadap bidang lainnya mudah dilakukan dalam grafit. Berlawanan dengan kepercayaan populer, ikatan karbon-karbon lebih kuat pada grafit daripada berlian. Meskipun demikian, struktur kisi atom karbon dalam berlian mengandung ikatan kisi tiga dimensi, sedangkan grafit mengandung ikatan kisi dua dimensi yang membuat struktur lebih rentan terhadap deformasi.

Meskipun grafit bersifat fleksibel, ia tidak elastis dan memiliki konduktivitas listrik dan termal yang tinggi. Hal ini juga menyebabkan sifat kimianya inert dan sangat tahan api. Karena grafit menampilkan adsorpsi sinar-X dan neutron yang rendah, grafit sangat berharga dalam aplikasi nuklir. Ciri grafit yang paling menonjol adalah stabilitasnya di bawah kondisi suhu dan tekanan standar, yang membuatnya dapat diterapkan secara luas untuk beberapa kegunaan dalam kehidupan sehari-hari.

Berikut adalah 8 kegunaan grafit dalam kehidupan sehari-hari.

1. Isi Pensil 

Isi Pensil mungkin adalah aplikasi grafit yang paling umum yang banyak dari kita sadari. Sebenarnya, kata grafit berasal dari bahasa Yunani yang diterjemahkan sebagai “menulis.” Grafit meninggalkan bekas di atas kertas dengan abrasi fisik, yang dapat dengan mudah dihapus dengan karet, tetapi sebaliknya tahan terhadap kelembaban, sebagian besar bahan kimia, radiasi ultraviolet, dan penuaan alami.

Ada kesalahpahaman umum bahwa pensil mengandung unsur timah. Namun, timah hanya digunakan untuk menulis atau melukis di zaman batu dan tidak ada bukti bahwa timah pernah digunakan untuk menulis di atas kertas. Setelah komersialisasi grafit sebagai isi pensil, grafit segera muncul sebagai bahan pilihan yang lebih disukai untuk pembuatan bola meriam. Inggris menikmati monopoli atas produksi pensil sampai metode menyusun kembali bubuk grafit ditemukan pada tahun 1662 di Italia.

2. Baterai

Dunia teknologi modern sebagian besar tentang membuat gadget portabel dan mudah diakses, yang secara signifikan meningkatkan permintaan akan sumber daya portabel yang kita sebut baterai. Komponen kunci yang telah membuka jalan bagi kisah sukses ini dalam hampir 30 tahun terakhir adalah grafit, yang berfungsi sebagai struktur inang lithium-ion untuk elektroda negatif.

Konduktivitas yang sangat baik dari grafit karena adanya elektron bebas, bersama dengan porositas yang luar biasa, daya tahan, ringan, dan biaya rendah, menjadikannya salah satu bahan yang paling disukai untuk pembuatan anoda untuk baterai ion. Grafena, grafit lapisan tunggal yang disusun dalam kisi sarang lebah dua dimensi, menunjukkan peningkatan yang mengesankan dalam sifat-sifat ini, yang membuatnya dapat digunakan dalam pembuatan baterai pengisian cepat yang digunakan sebagai sumber daya di telepon pintar. Baterai graphene bisa ringan, kuat, dan ideal untuk penyimpanan energi dengan kapasitas besar, serta waktu pemuatan yang lebih singkat.

Ini akan meningkatkan masa pakai baterai yang berkorelasi negatif dengan jumlah energi yang disemprotkan ke permukaan dan diterapkan ke elektroda untuk mendapatkan konduktivitas dan graphene memberikan konduktivitas tanpa memerlukan jumlah karbon yang digunakan dalam baterai tradisional. Selain anoda Li-ion, grafit bermutu tinggi juga digunakan dalam sel bahan bakar, sel surya, semikonduktor, LED, dan reaktor nuklir.

3. Layar Sentuh

Layar Sentuh mungkin tidak dianggap sebagai salah satu penemuan paling menakjubkan di abad ke-20, itu pasti salah satu penemuan yang tanpanya era teknologi informasi (di mana abad ke-21 bergantung) dan yang lebih penting, revolusi smartphone tidak akan terjadi. terjadi.

Layar sentuh telah ada dalam beberapa bentuk selama beberapa dekade terakhir meskipun jenis layar sentuh yang paling canggih dan yang kita gunakan saat ini adalah jenis layar sentuh kapasitif. Graphene memiliki kombinasi dua sifat yang mengagumkan: transparansi seperti kaca dan konduktivitas seperti logam.

Kedua sifat ini adalah salah satu persyaratan paling dasar untuk efisiensi layar sentuh. Layar sentuh kapasitif bekerja dengan mengukur kapasitansi di sejumlah lokasi di layar, lalu menginterpolasinya untuk mendapatkan posisi yang tepat. Bentuk paling sederhana dari kapasitor adalah dua pelat konduktif paralel di sisi berlawanan dari sebuah isolator, dengan kapasitansi sebanding dengan luas perpotongan kedua pelat dan konstanta dielektrik isolator, dan berbanding terbalik dengan jarak antara pelat.

Dalam kasus layar sentuh, satu pelat adalah konduktor transparan di bagian belakang kaca, dan yang lainnya adalah ujung jari pengguna. grafit tidak cocok untuk ini, meskipun terbuat dari logam, karena ujungnya memiliki area yang sangat kecil.

4. Perlengkapan Seni

Sebagian besar dari kita mulai menggambar ketika kita masih muda. Namun, dibutuhkan banyak latihan untuk menguasai keterampilan. Kebanyakan pelukis akan susah melukis tanpa pensil grafit mereka. Pensil grafit sangat penting untuk merekam ide dan menyusun komposisi dengan cepat, baik seorang pelukis, pematung, seniman tekstil, atau penghobi yang kreatif. Jika kitaa menyukai sketsa perkotaan atau lukisan Plein Air, mereka ideal untuk digunakan dalam buku sketsa dan mudah dibawa. Selain itu, bubuk grafiti sering digunakan untuk memodulasi tekstur beberapa jenis cat.

5. Headphone

Sebagian besar dari kita suka menikmati musik sesekali. Graphene digunakan untuk membuat driver akustik 40mm yang mengantarkan suara ke telinga. Driver dinamis, juga dikenal sebagai penggerak kumparan bergerak, menggunakan kumparan suara bermuatan listrik untuk menggerakkan kerucut dan menghasilkan gelombang suara. Driver ini terdiri dari lebih dari 95% graphene dan mempertahankan sebagian besar kualitas mekanis material sekaligus lebih mudah dibentuk dan lebih murah untuk diproduksi.

Ini adalah bahan yang ringan, kaku, dan berdensitas rendah yang sempurna untuk membran loudspeaker. Semakin berat kerucut speaker, semakin sulit untuk digerakan. Karena graphene memiliki rasio kekuatan-terhadap-berat yang begitu tinggi, driver graphene dapat mengurangi jumlah daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan kumparan bolak-balik, menghasilkan peningkatan efisiensi dan suara yang lebih baik. Hasilnya, earphone dengan driver graphene lebih ringan dan ringkas.

6. Rem Mobil

Ketika kita ke sistem pengereman kendaraan kita, komponen yang paling penting adalah gesekan. Sistem rem harus andal dan menunjukkan tindakan yang tidak berubah selama penggunaannya, karena melindungi kesehatan dan kehidupan banyak orang. Sebagian besar kendaraan yang diproduksi saat ini menggunakan rem cakram.

Elemen utama dari jenis desain ini adalah cakram, berputar di sepanjang roda jalan, dan bantalan rem, terhubung dengan hub melalui caliper. Saat bantalan ditekan ke piringan, gesekan terjadi dan mengubah energi kinetik menjadi panas. Sayangnya, karena gesekan di bidang kontak, suhu yang berlebihan dihasilkan yang dapat menyebabkan kerusakan struktur bantalan dan menyebabkan pemisahan komponennya.

Dengan sifat pelumas dan konduktivitas termal yang sangat baik, grafit memodulasi efek pengereman gesekan dengan meningkatkan penghilangan energi dari area kontak dan mencegah elemen gesekan dari panas berlebih.

7. Pelumas Kering

Pelumasan adalah salah satu fitur grafit yang paling menonjol. Pelumas kering, kadang-kadang dikenal sebagai pelumas padat, adalah senyawa yang, meskipun padat, dapat mengurangi gesekan antara dua permukaan yang saling bergesekan tanpa menggunakan media oli cair.

Karena adanya gaya Van-der-Waal yang lemah, lapisan-lapisan lembaran graphene yang ada dalam grafit dapat saling meluncur dengan koefisien gesekan yang minimum. Ini menawarkan pelumasan pada suhu operasi yang lebih tinggi daripada pelumas cair dan berbasis minyak.

Meskipun grafit banyak digunakan dalam mesin berat untuk tujuan pelumasan, grafit juga dapat ditemukan di beberapa item penggunaan sehari-hari seperti kunci, roda gigi piano, bantalan bola, katup instrumen kuningan, dll. Juga digunakan dalam kompresor udara, industri makanan, dan sambungan rel kereta api.

8. Sensor

Karena konduktivitas listrik dan panasnya yang sangat baik, grafit telah menjadi bahan yang cukup populer di dunia elektronik. Dalam beberapa dekade terakhir, berbagai sensor elektrokimia telah dikembangkan dan berhasil diterapkan ke berbagai bidang seperti sensor gas untuk mendeteksi gas berbahaya, sensor logam untuk analisis kualitas air, dll.

Elektroda Pencil Graphite (PGE) sering digunakan sebagai sensor voltametri dalam kimia analitik untuk berbagai pengukuran elektrokimia. Kelimpahannya dengan biaya sangat rendah dengan berbagai sifat menarik, seperti fleksibilitas mekanik, kelembaman kimia, arus latar belakang rendah, rentang potensial lebar, adsorpsi analit, dan kemudahan miniaturisasi, telah menjadikannya pilihan bahan untuk pembuatan beberapa sensor elektrokimia.

Sebelumnya 10 Unsur Non Logam yang Paling Sering digunakan dalam Kehidupan Sehari-hari