??圖書在版編目(CIP)數據??平凡奇材——石墨\/孫斌主編.-?—濟南：山東科學技術出版社，2016.?6??（解讀地球密碼）??ISBN978-7-5331-8368-4Ⅰ.①平…Ⅱ.①孫…Ⅲ.①石墨－普及讀物?Ⅳ.①O613.71-49??中國版本圖書館CIP數據核字(2016)第141408號叢書主編?孔慶友本書主編?孫?斌參與人員?孫雨沁?董延鈺?熊玉新?????郭廣軍?舒?磊?遲乃傑解讀地球密碼平凡奇材——石墨孫?斌?主編主管單位：山東出版傳媒股份有限公司出版者：山東科學技術出版社地址：濟南市玉函路16號郵編：250002電話：(0531)?82098088網址：www.?lkj.?com.?cn電子郵件：sdkj?@?sdpress.?com.?cn發行者：山東科學技術出版社地址：濟南市玉函路16號郵編：250002電話：(0531)?82098071印刷者：山東金坐標印務有限公司地址：萊蕪市贏牟西大街28號郵編：271100?電話：(0634)6276023開本：787mm×1092mm1\/16印張：6版次：2016年6月第1版??2016年6月第1次印刷ISBN978-7-5331-8368-4定價：32.00元賀詞賀詞自然資源、自然環境、自然災害，這些人類麵臨的重大課題都與地學密切相關，山東同仁編著的《解讀地球密碼》科普叢書以地學原理和地質事實科學、真實、通俗地回答了公眾關心的問題。相信其出版對於普及地學知識，提高全民科學素質，具有重大意義，並將促進我國地學科普事業的發展。
國土資源部總工程師編輯出版《解讀地球密碼》科普叢書，舉行業之力，集眾家之言，解地球之理，展齊魯之貌，結地學之果，蔚為大觀，實為壯舉，必將廣布社會，流傳長遠。人類隻有一個地球，隻有認識地球、熱愛地球，才能保護地球、珍惜地球，使人地合一、時空長存、宇宙永昌、乾坤安寧。
山東省國土資源廳副廳長編著者寄語★地學是關於地球科學的學問。它是數、理、化、天、地、生、農、工、醫九大學科之一，既是一門基礎科學，也是一門應用科學。
★地球是我們的生存之地、衣食之源。地學與人類的生產生活和經濟社會可持續發展緊密相連。
★以地學理論說清道理，以地質現象揭秘釋惑，以地學領域廣采博引，是本叢書最大的特色。
★普及地球科學知識，提高全民科學素質，突出科學性、知識性和趣味性，是編著者的應盡責任和共同願望。
★本叢書參考了大量資料和網絡信息，得到了諸作者、有關網站和單位的熱情幫助和鼎力支持，在此一並表示由衷謝意！
科學指導?????李廷棟?中國科學院院士、著名地質學家?????翟裕生?中國科學院院士、著名礦床學家編著委員會??
主??任?劉儉樸?李?琥副主任?張慶坤?王桂鵬?徐軍祥?劉祥元?武旭仁?屈紹東?????劉興旺?杜長征?侯成橋?臧桂茂?劉聖剛?孟祥軍主??編?孔慶友副主編?張天禎?方寶明?於學峰?張魯府?常允新?劉書才?
編??委（以姓氏筆畫為序）?????衛?偉?方?明?方慶海?王?經?王世進?王光信?????王懷洪?王來明?王學堯?王德敬?馮克印?左曉敏?????石業迎?劉小瓊?劉鳳臣?劉洪亮?劉海泉?劉繼太?????劉瑞華?呂大煒?呂曉亮?孫?斌?曲延波?朱友強?????邢?鋒?邢俊昊?吳國棟?宋誌勇?宋明春?宋香鎖?????宋曉媚?張?峰?張?震?張永偉?張作金?張春池?????張增奇?李?壯?李大鵬?李玉章?李金鎮?李勇普?????李香臣?杜聖賢?楊麗芝?陳?軍?陳?誠?陳國棟?????範士彥?鄭福華?侯明蘭?姚春梅?薑文娟?祝德成?????胡?戈?胡智勇?賀?敬?趙?琳?趙書泉?郝興中?????郝言平?徐?品?郭加朋?郭寶奎?高樹學?高善坤?????梁吉坡?董?強?韓代成?潘擁軍?顏景生?戴廣凱?
書稿統籌?宋曉媚?左曉敏目錄CONTENTSPart1掀開石墨的麵紗石墨你好\/2《水經注》載“洛水側有石墨山。山石盡黑，可以書疏，故以石墨名山矣。”我國發現和利用石墨的曆史悠久，從古代的甲骨、陶片，到現如今的電池、鉛筆，石墨因其自身的特殊性質，成為我們日常生活中不可或缺的物質。
石墨長什麼樣\/6石墨礦石有兩種形態：晶質和隱晶質。晶質石墨又稱鱗片狀石墨，其鱗片越大，經濟價值越高，被廣泛用於冶金工業的高級耐火材料與塗料。隱晶質石墨又稱非晶質石墨或土狀石墨，一般應用於鑄造行業。
石墨從哪裏來\/8石墨生長在高溫、低壓條件下，可以由有機質直接變成，也可以通過CO和CO2還原出碳來實現。中國的石墨礦床主要形成於三個時期：距今6700萬~2.3億年之間、4億~11億年之間、17億年之前。
1平凡奇材——石墨Graphite：Ordinarygenius未來的戰略資源\/10石墨用途廣泛，特別是新型材料石墨烯的問世更是掀起了石墨應用的新高潮。石墨烯集合世界上最優質的各種材料品質於一身，具備最硬、最薄的特征，也具有很強的韌性、導電性和導熱性。
Part2個性十足的石墨最耐高溫的礦物\/14石墨各碳原子之間以共價單鍵相連形成穩定正六邊形的網狀結構，需要極高的能量才能被破壞，所以石墨的熔點很高，約3850℃±50℃，沸點為4250℃，是最耐高溫的礦物。冶金、鑄造、機械、化工等工業部門用的石墨坩堝、耐火磚等耐高溫材料就是利用它的這個特性。
性能良好的導體\/18石墨是性能良好的導體。它的導電性比一般非金屬礦高100倍，導熱性超過鋼、鐵、鉛等金屬材料。石墨能夠導電是因為它每個碳原子與其他碳原子隻形成3個共價鍵，每個碳原子保留1個自由電子來傳輸電荷。電氣工業廣泛用它做電極、電刷、炭棒、炭管。
高溫下的潤滑劑\/22石墨是高溫下的潤滑劑，在有水蒸氣和空氣的條件下潤滑效果更好。水和空氣的存在使石墨的表麵吸附了水和氣體分子，增大了互相滑動的解理麵間的距離。膠體石墨、石墨潤滑油、石墨潤滑乳、石墨潤滑脂、幹粉石墨潤滑劑、鑲嵌石墨軸承等都是良好的潤滑材料。
2目錄Contents最軟的礦物之一\/26石墨是自然界中質地最軟的礦物之一，因為其內部呈層狀排列的碳原子，層與層之間聯係力非常弱，好似一摞撲克牌，輕輕一推，牌和牌之間就滑動開來。日常用的鉛筆芯就是石墨和黏土混合後製成的。
新材料之王——石墨烯\/29石墨烯是目前已知的最薄、最硬、導電性最好且擁有強大靈活性的納米材料，被稱為“新材料之王”。石墨烯一層層疊起來就是石墨，厚1mm的石墨大約包含300萬層石墨烯。它在電子器件、光學器件、柔性電子、先進電池、散熱複合材料等領域具有重要應用前景。
Part3世界石墨巡禮世界石墨資源\/42全球具有一定規模可供工業利用的石墨礦床並不多，主要集中在中國、巴西、捷克、印度、墨西哥、朝鮮、加拿大和馬達加斯加等國。目前隻有十幾個國家開采石墨礦產，中國、印度和巴西是世界上三大主要的石墨生產國，占全球總產量的90%。
世界著名石墨礦\/46晶質石墨礦主要蘊藏在中國、斯裏蘭卡、加拿大等國家，馬達加斯加、巴西等地的石墨礦床賦含有大鱗片石墨。隱晶質石墨主要分布在墨西哥、印度等國家。莫桑比克巴拉馬石墨礦是世界上最大的石墨礦床，澳大利亞笑翠鳥溝石墨礦也是世界級石墨礦床之一。
3平凡奇材——石墨Graphite：OrdinarygeniusPart4石墨在中國中國石墨資源\/53中國石墨礦產資源分布較廣。晶質石墨礦主要產在黑龍江、四川、山東、內蒙古、河南等地，其中黑龍江省儲量最多，占全國儲量的60%。隱晶質石墨礦主要分布在湖南、廣東、吉林、陝西、北京等地，湖南、吉林和廣東儲量較大，占全國隱晶質石墨儲量的94%。
中國著名的石墨礦\/55中國石墨礦床類型主要有三種，以黑龍江雞西柳毛石墨礦為代表的區域變質型石墨礦，以湖南郴州魯塘石墨礦為代表的接觸變質型石墨礦，以新疆奇台縣蘇吉泉石墨礦為代表的岩漿熱液型石墨礦。其中區域變質型石墨礦儲量和礦區數量都占大多數。
Part5石墨在山東山東石墨資源\/64山東石墨資源豐富，是我國晶質石墨的重要產區之一，查明資源儲量在全國排名第四位，產量居全國第二位。共有礦區21處，分布相對集中，主要分布於膠東地區的平度、萊西、萊陽、牟平等地，均為區域變質型石墨礦床。
山東著名的石墨礦\/64山東省的石墨礦主要集中在膠東的平度和萊西，從大地構造位置上看，屬於膠北隆起區。在眾多的大中型石墨礦床中，萊西南墅石墨礦和平度劉戈莊石墨礦屬國內典型的區域變質型大型晶質石墨礦床。
4目錄ContentsPart6插上翅膀的石墨石墨烯的世紀\/76石墨烯個性十足，其導電性能像銅一樣優秀，導熱性能比已知的任何材料都要出色。它很透明，又很致密。有業內人士評價：如果說20世紀是矽的世紀，石墨烯則開創了21世紀的新材料紀元，它將替代矽成為新材料的霸主。
高純度石墨應用更廣\/79石墨工業要向高、精、尖領域發展，前提就是提高純度，高純石墨是生產膨脹石墨等高品質深加工產品的原料。現在國家大力發展新能源汽車，用的燃料電池裏就加入了大量的高純度石墨。
石墨深加工不可限量\/80國際上先進的氟化石墨、納米石墨、核石墨等材料的製備，浸矽石墨材料的製備技術等，國內目前仍處於起步階段甚至空白。進一步加大石墨深加工技術的研發，石墨的應用領域將不可限量。
參考文獻\/81地學知識窗石墨和金剛石的區別\/5?六方晶係\/5?礦石品位\/7?石墨與煤炭的區別\/9?電刷\/19?
氟化石墨\/23?鉛筆的起源\/28?“中國石墨之都”——雞西\/55?球形石墨\/625
Part1掀開石墨的麵紗美麗的地球上有著各種各樣的礦物，有些礦物早已被人們采掘利用，石墨就是其中之一。
你所熟知的石墨，大概就是黑黑的、軟硬適中的鉛筆芯了，哦對了，高中物理也告訴過你電池裏麵也有石墨。其實，早在3000年多年前商代就有用石墨書寫的文字。中國發現和利用石墨的曆史悠久，《水經注》就載有“洛水側有石墨山。
山石盡黑，可以書疏，故以石墨名山矣。”石墨因其自身的特殊性質，成為我們日常生活中不可或缺的物質。你身邊的石墨有哪些？你想知道石墨是怎麼形成的嗎？讓我們一起來走近石墨，掀開石墨的神秘麵紗吧！
平凡奇材——石墨Graphite：Ordinarygenius石墨你好墨名字來源於希臘文“graphein”，（220年），石墨作為書墨才被鬆煙製墨石意為“用來寫”，由德國化學家所取代。清朝道光年間（1821年~1850和礦物學家A.G.Werner於1789年命名。它年），湖南郴州農民開采石墨做燃料，稱是由碳元素組成的以單質形式產出的礦物之為“油碳”。
（圖1-1）。20世紀初期，用石墨製造電池中國發現和利用石墨的曆史悠久。和鉛筆的技術傳入中國，當時稱為從考古挖掘出來的甲骨、玉片、陶片“電煤”和“筆鉛”的石墨開始用發現，早在3000多年前商代就有用石於近代工業，推動了中國石墨采掘墨書寫的文字，一直延續至東漢末年業的發展。
圖1-1石墨2
Part掀開石墨的麵紗1一、碳族元素元素，又稱化學元素，指自然界中一百多種基本的金屬和非金屬物質，它們隻由一種原子組成，其原子中的每一核子具有同樣數量的質子（圖1-2），用一般的化學方法不能使之分解，並且能構成一切物質。到2007年為止，總共有118種元素（圖1-3）被發現，其中94種存在於地球上。常見元素有氫、氮和碳等。
碳族元素（Carbongroup）位於元圖1-2元素結構示意圖圖1-3元素周期表3
平凡奇材——石墨Graphite：Ordinarygenius素周期表中ⅣA族，包括碳（C）、礦中提煉，很早就有廣泛的用途。就它矽（Si）、鍺（Ge）、錫（Sn）、鉛們價態的穩定性來說，碳和矽的主要價（Pb）、鈇（Fl）六種元素。其中，碳、態是+4，而鍺、錫、鉛的穩定價態則隨矽是非金屬，錫、鉛、（fū）是金屬，原子序數的增加逐漸由+4變到+2，這是鍺是半金屬。本族元素隨著原子序數的增惰性電子對效應。碳、矽有很強的成鏈加電子層數逐漸增加，原子核對外層電子能力，C－C鍵能大，碳原子間成鏈趨勢的引力逐漸減弱，非金屬性逐漸減弱（得大。Si－O鍵能大，自然界中大量存在著電子能力減弱），金屬性逐漸增強（失電以矽氧鏈組成的各種矽酸鹽。碳是第2周子能力增強），化學性質差異很大。期的元素，最多隻能形成配位數為4的配碳以化合物形態存在於動植物界的量合物。其他元素有d軌道可以動用，通常很大，沒有一種有機體不含有碳的化合能形成配位數為6的配合物。
物。矽在礦物界的重要性相當於碳在生物碳的單質有三種同素異形體，即金剛界。鍺早已是著名的半導體材料。錫和鉛石、石墨和無定形碳（圖1-4），其中無在地殼內的量雖然稀少，但由於容易從富定形碳是指木炭、焦碳、碳黑等。它們實石墨金剛石圖1-4金剛石、石墨和無定形碳（碳黑）無定形碳4
Part掀開石墨的麵紗1——地學知識窗——石墨和金剛石的區別石墨和金剛石都是碳元素的單質，稱為“同素異形體”，化學性質基本相同，區別在於物理性質上。
石墨原子構成正六邊形，是平麵結構，呈片狀。金剛石原子正四麵體結構，呈金字塔形。金剛石是目前自然界中已知最硬的物質，而石墨卻是最軟的物質之一。哥兒倆被稱作“硬大哥”和“軟弟弟”，脾性真有天壤之別。
六方晶係根據晶體理想外形或綜合宏觀物理性質中呈現的特征對稱元素，晶體結構可劃分為立方、六方、三方、四方、正交、單斜、三斜等7類，即為7個晶係。
六方晶係（hexagonalsystem）有四個結晶軸，唯一高次軸方向有六重軸或六重反軸。有一個6次對稱軸或者6次倒轉軸，該軸是晶體的直立結晶軸c軸。另外三個水平結晶軸正端互成120度夾角。軸角α=β=90°，γ=120°，軸單位a=b≠c。
際上是石墨的微晶體。的損失很小，熱膨脹係數也很小。石墨強二、石墨的特性度隨溫度提高而加強，在2000℃時石墨石墨在晶體結構上屬於六方晶係，單強度提高一倍。
體呈片狀或板狀，常呈鱗片狀或塊狀集合2.導電、導熱性體。它的硬度很低，莫氏硬度等級為1，石墨的導電性比一般非金屬礦高100屬於軟性物質。由於其特殊結構，石墨具倍，導熱性超過鋼、鐵、鉛等金屬材料。
有其特殊性質。其導熱係數隨溫度升高而降低，甚至在極1.耐高溫性高的溫度下變成絕熱體。石墨能夠導電是石墨的熔點為3850℃±50℃，沸點為因為石墨中每個碳原子與其他碳原子隻形4250℃，即使經超高溫電弧灼燒，重量成3個共價鍵，每個碳原子仍然保留1個自5
平凡奇材——石墨Graphite：Ordinarygenius由電子來傳輸電荷。耐酸、耐堿、耐有機溶劑的腐蝕。
3.潤滑性5.可塑性石墨的潤滑性能取決於石墨鱗片的大石墨的韌性好，可碾成很薄的薄片。
小，鱗片越大，摩擦係數越小，潤滑性能6.抗熱震性越好。石墨在常溫下使用能經受住溫度的劇4.化學穩定性烈變化而不致破壞，溫度突變時，石墨的石墨在常溫下有良好的化學穩定性，體積變化不大，不會產生裂紋。
石墨長什麼樣業上將石墨礦石分為晶質（鱗片變粒岩型、混合岩型、大理岩型及花崗岩工狀）石墨礦石和隱晶質（土狀）型等七種，前六種礦石類型產於區域變質石墨礦石兩大類。成因礦床中，後一種礦石類型則產於岩漿一、晶質石墨熱液成因礦床中。
晶質石墨又稱鱗片狀石墨（圖晶質石墨品種，按含碳量的高低分1-5）。呈鱗片狀、薄葉片狀，鱗片大小類：含碳量在99.99%~99.9%之間為高純石一般為（10~20）mm×（0.5~10）mm，墨，含碳量在99%~94%之間為高碳石墨，片厚0.02mm~0.05mm。鱗片愈大，經含碳量在93%~80%為中碳石墨，含碳量在濟價值愈高。此類石墨的潤滑性、可75%~50%之間為低碳石墨。
塑性、耐熱和導電性能均比其他石墨晶質石墨廣泛用於冶金工業的高級耐好，主要做提取高純石墨製品的原火材料與塗料。如鎂碳磚、坩堝；軍事工料。業的火工材料安定劑；冶煉工業的脫硫增晶質石墨礦石按其所賦存岩石的岩性速劑；輕工業的鉛筆芯；電氣工業的炭不同，分片麻岩型、片岩型、透輝岩型、刷；電池工業的手機電池、電動汽車電6
Part掀開石墨的麵紗1——地學知識窗——礦石品位礦石品位指單位體積或單位重量礦石中有用組分或有用礦物的含量。一般以重量百分比表示（如鐵、銅、鉛、鋅等礦），有的用g\/T表示（如金、銀等礦），有的用g\/m3表示（如砂金礦等），有的用g\/L表示（如碘、溴等化工原料礦產）。礦石品位是衡量礦床經濟價值的主要指標。
晶質石墨礦石圖1-5晶質石墨池、電極；化肥工業的催化劑等。鱗片石的特點：呈灰黑色、鋼灰色，具有致密塊墨經過深加工，又可以生產出石墨乳，用狀、土狀及層狀、頁片狀構造；表麵呈土於潤滑劑、脫模劑、拉絲劑、導電塗料狀，缺乏光澤，潤滑性也差；品位較低，等。還可以生產膨脹石墨，用於柔性石墨一般為60%~80％，少數高達90％。礦物製品原料，如柔性石墨密封件及柔性石墨成分以石墨為主，伴生有紅柱石、水雲複合材料製品等。母、絹雲母及少量黃鐵礦、電氣石、褐鐵二、隱晶質石墨礦、方解石等。品位一般為60%~80%，灰隱晶質石墨又稱非晶質石墨或土狀石分為15%~22%，揮發分為1%~2%，水分為墨（圖1-6）。這種石墨的晶體直徑一般2%~7%。礦石可選性較差。工藝性能不如小於1微米，是微晶石墨的集合體，隻有晶質石墨，工業應用範圍也較小，一般多在電子顯微鏡下才能見到晶形。此類石墨用於鑄造行業。
7平凡奇材——石墨Graphite：Ordinarygenius隱晶質石墨礦石顯微鏡下的隱晶質石墨圖1-6隱晶質石墨石墨從哪裏來一、形成種成因。生物成因是指石墨由有機質直接石墨與煤，雖然化學成分都是碳變成，最常見於大理岩、片岩或片麻岩（C），但它們的形成條件卻是迥然不同中。煤層或含碳沉積岩可經熱變質作用部的。煤是過去地質年代中的大量植物，由分形成石墨，少量石墨是火成岩的原生礦於地質作用深埋地下，在隔氧的環境裏形物。分布最廣是石墨的變質礦床，係由富成的。含有機質或碳質的沉積岩經區域變質作用根據實驗：用無煙煤在電爐中隔絕空而成。著名產地有美國紐約的提康德羅氣加熱至2500℃以上可獲得工業石墨；加、馬達加斯加、斯裏蘭卡、中國黑龍江用煙煤與CaF2混入矽酸熔融體中，然後緩省雞西市柳毛等。
慢冷卻也可形成六方板狀石墨晶體。這說非生物成因是指通過CO和CO2還原明石墨可在碳濃度很高和相當高的溫度下出碳來實現，反應過程通常是由煤還原而成。2COC+CO2；2CO+2H2O石墨按照碳的來源有生物和非生物兩2CO2+2H2，2CO+2H22C+2H2O。
8Part掀開石墨的麵紗1在岩漿岩與石灰岩的接觸帶，常有石中和有適宜的熱力學條件，幾乎所有墨產出，這是由於石灰岩分解出二氧化的工業石墨礦床都出自變質作用或內碳，又經變質作用而形成的。生作用，變質作用產出的石墨工業價任何石墨礦床的形成，必須碳質集值最大。
——地學知識窗——石墨與煤炭的區別煤炭是混合物，石墨是純淨物；石墨能導電，而煤炭不導電；二者均為黑色，有光澤，密度相近；石墨軟，能用來製作電機的炭刷和鉛筆芯，煤炭比石墨硬；煤炭可經熱變質作用形成石墨。
二、成礦時代太平洋等地，地震等構造活動引起了地球中國的石墨礦床主要形成於三個重要內部岩漿沿著斷層等構造帶上湧，中酸性時期，第一個重要時期是距今6700萬~2.3岩漿侵入到含煤地層內，發生了接觸變質億年之間（又名為“接觸變質及岩漿熱作用，煤層變質形成隱晶質石墨礦床。而液成礦期”），第二個重要時期是距今4在新疆、西藏等中國西部的一些地方，億~11億年之間（又名為“區域變質第Ⅱ中酸性岩體侵入後形成了岩漿期後熱液，成礦期”），第三個重要時期是距今17在熱液的作用下，含碳的岩石形成了晶質億年之前（又名為“區域變質第Ⅰ成礦石墨礦床。
期”）。第二個重要成礦期，地質學專業名詞第一個重要成礦期，地質學專業名詞為加裏東期－晉寧期。成礦作用發生於中為喜馬拉雅期-印支期。成礦作用發生在國大陸基本形成並開始解體的早期階段，古歐亞大陸基本形成到開始部分解體的時多見於褶皺隆起區，如佳木斯隆起、哀牢期，這個時期，環太平洋和青藏高原等區山褶皺帶、金沙江褶皺帶、武夷山褶皺域發生了強烈的構造活動。在中國東部環區、雲開山褶皺區等地，由於區域變質作9
平凡奇材——石墨Graphite：Ordinarygenius用形成晶質石墨礦床。逐步形成和發展的階段，那時候在中國大陸第三個重要成礦期，地質學專業名詞為的核心區域和外圍的一些拚接部位，由於區呂梁期－遷西期。成礦作用發生在中國大陸域變質作用形成晶質石墨礦床。
未來的戰略資源墨用途廣泛，除可做鉛筆芯、顏無法單獨穩定存在。2004年，英國曼徹斯石料、拋光劑外，經過特殊加工，特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦可以製作各種特殊材料，如耐火材料、導丁·諾沃肖洛夫成功地從石墨中分離出電材料、耐磨潤滑材料等，廣泛應用於石石墨烯（圖1-7），而證實它可以單獨存油化工、濕法冶金、酸堿生產、合成纖在，兩人也因“在二維石墨烯材料的開創維、造紙等工業部門；作為動力用的原子性實驗”共同獲得了2010年諾貝爾物理學能反應堆中的減速材料，用於原子能工業獎（圖1-8）。
和國防工業。特別是新型材料石墨烯的問石墨烯的碳原子排列與石墨的單原子世，更是掀起了石墨應用的新高潮。石墨層雷同，是碳原子以呈蜂巢晶格排列構成烯是碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶的單層二維晶體。石墨烯可想象為由碳原格結構的一種新型的二維碳材料，厚度子和其共價鍵所形成的原子尺寸網。石墨隻有0.0335nm，僅為頭發的二十萬分之烯被認為是平麵多環芳香烴原子晶體。石一，是構建其他維數碳材料（零維富勒墨烯內部碳原子之間的連接很柔韌，當施烯、一維納米管、三維石墨，金剛石）的加外力於石墨烯時，碳原子麵會彎曲變基本單元。形，使得碳原子不必重新排列來適應外石墨烯（Graphene）的命名來自英力，從而保持結構穩定。這種穩定的晶格文的graphite（石墨）+-ene（烯類結結構使石墨烯具有優秀的導熱性。另外，尾）。它一直被認為是假設性的結構，石墨烯中的電子在軌道中移動時，不會因10Part掀開石墨的麵紗1晶格缺陷或引入外來原子而發生散射。由於原子間作用力十分強，在常溫下，即使周圍碳原子發生擠撞，石墨烯內部電子受到的幹擾也非常小。
石墨烯的結構石墨烯是一種二維晶體，最大的特性是其中電子的運動速度達到了光速的1\/300，遠遠超過了電子在一般導體中的運動速度。這使得石墨烯中的電子［或更準確地稱為“載荷子”（electricchargecarrier）］的性質和中微子非常相似。人們常見的石墨是由一層層以蜂窩狀有序排列的平麵碳原子堆疊而形成的，石墨的層間作用力較弱，很容易互相剝離，形富勒烯石墨碳納米管成薄薄的石墨片。當把石墨片剝成單層之後，這種隻有一個碳原子厚度的單層就是石墨烯。
石墨烯卷成圓桶形可以成為碳納米管，石墨烯還被做成彈道晶體管圖1-7石墨烯（ballistictransistor）並且引起了大批科學家的興趣。在2006年3月，美國佐治亞理工學院研究員宣布，他們成功地製造了石墨烯平麵場效應晶體管，觀測到了量子幹涉效應，基於此結果，研究出以石墨烯為基材的電路。
石墨烯是世上最薄也是最堅硬的納米材料，幾乎是完全透明的，隻吸收2.3%的圖1-8石墨烯發明者11平凡奇材——石墨Graphite：Ordinarygenius光；導熱係數高達5300W\/（m·K），效地遷移，而傳統的半導體和導體（如矽高於碳納米管和金剛石，常溫下其電子和銅）遠沒有石墨烯表現得好。由於電子遷移率超過15000cm2\/（V·s），又比和原子的碰撞，傳統的半導體和導體用熱納米碳管或矽晶體高；電阻率為的形式釋放了一些能量，目前一般的電腦10Ω·cm~6Ω·cm，比銅或銀更芯片以這種方式浪費了72%~81%的電能，低，為世上電阻率最小的材料。因為石墨烯則不同，它的電子能量不會被損它的電阻率極低，電子跑的速度極快，因耗，這使它具有了非同尋常的優良特性。
此被期待可用來發展出更薄、導電速度更石墨烯特殊的結構形態，使其具備目快的新一代電子元件或晶體管。由於石墨前世界上最硬、最薄的特征，也具有很烯實質上是一種透明、良好的導體，也適強的韌性、導電性和導熱性。這些特性合用來製造透明觸控屏幕、光板，甚至太使其擁有無比巨大的發展空間，可以應用陽能電池。於電子、航天、光學、儲能、生物醫藥、石墨烯的出現在科學界激起了巨大的日常生活等大量領域。石墨烯集合了世界波瀾，人們發現石墨烯具有非同尋常的導上最優質的各種材料的品質於一身，如果電性能、超出鋼鐵數十倍的強度和極好的說20世紀是矽的世紀，石墨烯則開創了21透光性，它有望在現代電子科技領域引發世紀的新材料紀元，將給世界帶來實質性一輪革命。在石墨烯中，電子能夠極為高變化。
12Part2個性十足的石墨石墨是大自然給人類的瑰寶，蘊藏著無數的秘密等待著我們去摸索、去發現。
經過不斷的探索，人們已經發現了石墨的很多性能：具有高熔點、抗腐蝕、不溶於酸而用於製作高溫坩堝，因良好潤滑性而將其作為潤滑劑，有良好導電性而製作電極，純淨的石墨又可做中子減速劑，3R型石墨還可用於合成金剛石。
由於石墨的特殊構造，人類將其運用於冶金、鑄造、機械、電器、化學、輕工、原子能及國防等等。隨著國民經濟的飛速發展，它的用途將越來越多。
13平凡奇材——石墨Graphite：Ordinarygenius最耐高溫的礦物一、石墨為什麼耐高溫即使經超高溫電弧灼燒，重量的損失很石墨為原子晶體，碳原子之間以共價小，熱膨脹係數也很小。
單鍵相連形成穩定正六邊形的網狀結構利用石墨耐高溫的性質，冶金、鑄（圖2-1）。共價單鍵是一種鍵能很高造、機械、化工等工業部門主要用它來製的化學鍵，需要極高的能量才能被造石墨坩堝，在煉鋼中常用它做鋼錠的保破壞。所以，石墨的熔點很高，約護劑、冶金爐的內襯等。用石墨做的設3850℃±50℃，沸點為4250℃，備種類比較多，工業上需求量也比較大，圖2-1石墨晶體的平麵網狀結構示意圖14Part個性十足的石墨2許多貴重金屬和稀有金屬冶煉用的坩堝、了產品的耐腐蝕性能，延長了使用壽命。
熔化石英玻璃等所用的石墨化坩堝、耐火③天然石墨為原料。石墨坩堝的石墨磚、連續鑄造粉、鑄模芯、鑄模洗滌劑等成分全部采用天然石墨，導熱性非常好。
高溫材料都是用石墨化坯料加工製成的。2.鎂碳磚二、耐高溫石墨製品鎂碳磚（圖2-3）是以高熔點堿性氧1.石墨坩堝化物氧化鎂（熔點2800℃）和難以被爐石墨坩堝（圖2-2）具有良好的熱導渣侵潤的高熔點碳素材料（鱗片石墨）作性和耐高溫性，在高溫使用過程中，熱膨為原料，添加各種非氧化物添加劑，用炭脹係數小，對急熱、急冷具有一定抗應變質結合劑結合而成的不燒炭複合耐火材性能。對酸、堿性溶液的抗腐蝕性較強，料。鎂碳磚多用於冶金行業，主要用於轉具有優良的化學穩定性，所以被廣泛用於爐、交流電弧爐、直流電弧爐的內襯以及合金工具鋼的冶煉、有色金屬及其合金的鋼包的渣線等部位。
熔煉，並有著較好的技術經濟效果。鎂碳磚作為一種複合耐火材料，有效優質的石墨坩堝具有以下特點：地利用了鎂砂的抗渣侵蝕能力強、碳的高①密度高、導熱好。石墨坩堝的高密導熱性及低膨脹性，補償了鎂砂耐剝落性度使其具備良好的導熱性能，其導熱效果差的最大缺點。
明顯優於其他坩堝。其主要特點：②特製釉層耐腐蝕。石墨坩堝外表有具有良好的耐高溫性能，抗渣能力特製的釉層和致密的成型材料，大大提高強，抗熱震性好，高溫蠕變低。
圖2-2各種規格的石墨坩堝15平凡奇材——石墨Graphite：Ordinarygenius圖2-3鎂碳磚包沿塑性料包沿磚渣線磚渣線永久層渣線噴補料鎂碳磚耐火材料是20世紀60年代中期填充料包壁磚由美國研製成功，70年代日本煉鋼業開始把鎂碳磚用於水冷卻電弧爐。目前在世包壁永久層界範圍內鎂碳磚大量用於煉鋼，並已成包壁絕熱磚座磚修補料為石墨的一種傳統用途（圖2-4）。80包底搗打料包底衝擊磚底吹側渣線磚年代初，鎂碳磚開始用於氧氣頂吹轉爐包底永久層磚包底磚的爐襯。鎂碳磚屬於煉鋼耗材，耐高底吹側包壁磚包底絕熱層磚溫1700℃左右。鋼包鎂碳磚內襯方案低碳鎂碳磚是鎂碳磚的發展方向之一。對於低碳鎂碳磚來說，最為關鍵的是要提高其抗熱剝落性能和抗渣滲透性能。
基於複合結合劑和納米結構基質開發的低碳鎂碳磚，可以有效地解決碳含量降低後材料抗結構剝落和抗渣滲透性差的問題，又可使材料的導熱率大幅度減低，從而有效地解決傳統鎂碳磚在應用過程中存在的主要問題。圖2-4鎂碳磚在煉鋼轉爐中的應用16Part個性十足的石墨23.石墨模具的外殼，無不與模具有著密切的關係。模模具是工業生產中使用極為廣泛的基具的形狀決定著這些產品的外形，模具的礎工藝裝備。在現代工業生產中，廣泛采加工質量與精度也就決定著這些產品的質用衝壓成形、鍛壓成形、壓鑄成形、擠壓量。石墨以其良好的物理和化學性能成為成形、塑料注射或其他成形加工方法，與模具製作的首選材料。
成形模具相配套，使坯料加工成符合產品目前，石墨模具主要在有色金屬連續要求的零部件。日常生產、生活中所使用鑄造及半連續鑄造、加壓鑄造、離心鑄到的各種工具和產品，大到機床底座、機造、熱壓壓模、玻璃成型、燒結等方麵得身外殼，小到螺絲、紐扣及各種家用電器到了廣泛的應用，如圖2-5至圖2-8所示。