Graphites

Le graphite présente une particularité : il est l’un des seuls polymères naturels du carbone, avec le diamant. Identifié par la formule chimique C, il entre dans le cercle fermé des minerais dits « stratégiques », c’est-à-dire indispensable à des secteurs comme l’énergie nucléaire, la défense ou l’aérospatiale. C’est également un composant incontournable des batteries à lithium-ion des véhicules électriques, mais aussi de celles des téléphones mobiles.

Graphites naturels et synthétiques

À l’état naturel, le graphite présente une couleur variant du noir au gris foncé, un aspect graisseux et un éclat métallique. Il se présente sous trois formes plus ou moins riches en carbone : en paillettes (85 à 99% de carbone), amorphe (60 à 90% de carbone) ou en masse. Le dernier type est le plus pur, mais aussi le plus rare. Le graphite lamellaire représente aujourd’hui 40% de la production mondiale.

Ces grapites naturels servent à la fabrication de matériaux techniques : on trouve ainsi du graphite expansé, sphérique et colloïdal.

Il existe également des graphites synthétiques, obtenus à partir de brai précuit et de coke de pétrole. Ceux-ci présentent la même composition que les grapites naturels, avec quelques propriétés améliorées, notamment en ce qui concerne la résistance chimique et la conductivité électrique.

Un minerai aux propriétés remarquables

Cela dit, les grahites présentent de fait des caractéristiques remarquables : c’est un minerai flexible, malléable, compressible, léger et tendre. Sa densité n’excède pas 2,3 sur l’échelle de Mohs, ce qui s’explique par sa structure cristalline et la taille de ses liaisons. À ces propriétés, s’ajoutent un point de fusion particulièrement élevé, aux alentours de 3 500°C, et une grande résistance à la corrosion, à l’eau comme aux attaques acides.

La bonne conductivité électrique de ce minerai est démontrée avec le graphène, un feuillet de carbone en deux dimensions obtenu à partir du graphite : il transmet le courant électrique 30 fois plus vite que le silicium et 1 000 fois plus rapidement que le cuivre. D’où ses applications dans les secteurs des microprocesseurs et des microcircuits, par exemple.

De multiples applications

Ce ne sont pas, loin de là, les seuls domaines dans lesquels ce minerai, par ailleurs inerte et non toxique, fait des merveilles. Chacun connait bien entendu le graphite pour son utilisation dans les mines de crayon, mais ce minéral est au cœur de bien d’autres applications, à commencer par l’industrie métallurgique : revêtements de creusets, électrodes de fours, briques réfractaires… Outre les fameuses batteries à lithium-ion, l’industrie automobile l’utilise pour la fabrication de pièces de moteur et de garnitures de freins et d’embrayage. Peintures anticorrosives, lubrifiants industriels, composants de polymères et poudres métalliques constituent d’autres exemples d’application.

Il y a, enfin, le secteur des technologies de pointe qui se taille aujourd’hui la part du lion sur le marché du grahite. Sa stabilité dans des températures extrêmes en fait un composant des modérateurs de réacteurs nucléaires et d’armes telles que les roquettes et bien sûr les bombes au graphite. La production mondiale de graphite naturel passe immanquablement par la Chine, auxquels s’ajoutent d’autres pays producteurs comme l’Inde, le Brésil et la Turquie.

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