Les noirs de fumée et noirs de suie ont été utilisés dès la préhistoire en tant que pigments pour l’écriture et les teintures. Initialement fabriqué en Chine par combustion incomplète dans les lampes à huile il y a plus de 3 500 ans, le noir de fumée était utilisé comme pigment noir de l’encre de Chine comprenant aussi de l’eau ou de l’huile, qui constitue le véhicule (= liant) et de la gélatine ou de la cire (additifs). Cette matière colorante compose de 5 à 25 % du poids de l’encre selon sa qualité.
Le noir de carbone constitue ainsi les encres d’imprimerie, de lithographie et de typographie. Il sert à fabriquer le papier carbone, le ruban des machines à écrire et le toner à photocopieur.
Des peintures, vernis et laques (noirs très fins, de 10 à 20 nm) et revêtements contiennent ce matériau carboné. La filière « pigment » représente 9 % de la consommation en noir de carbone.

Il est important de noter qu’il existe une différence entre la notion de colorant et de pigment. En effet, un colorant est une matière colorante soluble dans les solvants et le substrat tandis qu’un pigment y est insoluble.

Le noir de carbone est surtout utilisé comme charge dans l’industrie des plastiques et caoutchoucs (90 % des applications). Il sert à la fois d’agent de renforcement, de colorant, de barrière anti-UV et d’anti-oxydant dans les produits de caoutchouc tels que les pneus, les boyaux, les bandes transporteuses, les câbles et autres accessoires mécaniques en caoutchouc. Il facilite aussi la réticulation (=réseau macromoléculaire tridimensionnel de polymères). Le taux d’incorporation de cette charge carbonée peut être très importante et atteindre jusqu’à 50 % en masse. Typiquement, un pneu est formé à 22 % en poids de noir de carbone.

Le nom général de charge désigne toute substance inerte, minérale ou végétale qui ajoutée à un polymère de base, permet de modifier de manière sensible les propriétés mécanique, électriques ou thermiques, d’améliorer l’aspect de surface ou encore, de réduire le prix de revient du matériau transformé. A l’inverse des matériaux thermoplastiques, les matériaux thermodurcissables ont toujours contenu des charges de nature et de formes diverses, en quantité souvent élevées (jusqu’à 60 % en masse).

1 à 3 % en poids de noir de carbone protège les élastomères et les plastiques contre les UV en absorbant l’énergie reçue sans la réémettre dans le visible. Les canalisations et les gaines électriques en sont des exemples d’application.

Les noirs de carbone conducteurs, principalement issus de l’acétylène, servent à augmenter la conductivité électrique des matériaux d’électrodes de générateurs électrochimiques dans la fabrication de batteries, de piles sèches et d’accumulateurs. Les disques et autres supports d’enregistrement de données comportent du noir de carbone.
De plus, on trouve du noir de carbone dans les polymères isolants ou antistatiques (blindage=shielding) pour l’évacuation des charges électrostatiques et contre les rayonnements électromagnétiques dans les appareils électroniques. Ce matériau carboné est incorporé dans les câbles conducteurs pour éviter l’effet Corona (décharge électrique particulière entraînée par l’ionisation du milieu entourant un conducteur).

Finalement, il sert à la fabrication de matériaux isolants résistant aux hautes températures tels que les éléments de sécurité électriques (fusibles ou disjoncteurs).

Il existe plus de 35 grades de noirs de carbone utilisés dans la filière caoutchouc/plastique et plus de 80 types différents employés en tant que pigment ou autre application spéciale.