什么是石墨？- 定义、类型和用途

石墨的种类

不同类型的石墨：

1. 天然石墨
   1. 高结晶石墨
   2. 无定形石墨
   3. 片状石墨
2. 合成石墨。

1.天然石墨

天然石墨是石墨碳的一种矿物形式。它的结晶度变化很大。大多数商业石墨是我的，通常含有其他矿物。石墨开采后，通常需要经过泡沫浮选等相当多的选矿工序才能将石墨浓缩。

天然石墨是优良的热电导体，在很宽的温度范围内稳定，是一种高强度材料，熔点高达3650℃。多用于耐火材料、电池、炼钢、膨胀石墨、刹车衬里、铸造面层和润滑剂。

天然石墨有三种形式，均由天然来源的石墨材料加工而成。这三种形式各自具有独特的属性，使其非常适合某些应用。

1.1 结晶石墨

据说晶脉或块状石墨被认为是天然石墨中最稀有、最有价值和最高质量的形式。它是由原油等地下高温流体中的固态石墨碳直接沉积而成，并在时间、温度和压力的作用下转化为石墨。

斯里兰卡是目前唯一生产晶脉石墨的辖区。结晶静脉石墨易于成型，无需粘合剂添加剂即可成型为固体形状，与劣质原材料相比可显着节省成本。

结晶藤状石墨裂纹的厚度通常在 1 cm 和 1 m 之间，并且通常具有超过 90% Cg 的纯度。未经精炼，碳纯度为 95-99%。片状石墨适用于多种用途，在润滑油、电池、砂轮、粉末冶金等市场价格和产品应用方面具有明显的竞争优势。

1.2 无定形石墨

无定形石墨通常由无烟煤煤层和变质剂之间的接触变质形成。结果是微晶石墨，通常称为无定形石墨。非晶石墨是天然石墨中含量最有限的石墨。石墨含量根据地质环境在25%到85%之间变化。

在煤、板岩和板岩等中质岩层中发现了极小的晶体状颗粒。相对较低的碳纯度在精炼后在 70% 到 85% 之间变化。除非在放大镜下观察，否则它是不可见的。

用于铅笔、润滑剂、耐火材料、制漆、冶金、涂料、刹车片、橡胶添加剂等劣质石墨制品。它是最便宜的石墨形式。在中国、墨西哥和美国发现了大量的非晶石墨矿床。

1.3片状石墨

当碳材料暴露在高压和高温下时，会形成天然鳞片石墨。碳源材料可以是有机的或无机的，尽管大多数市售片状石墨来源于有机沉积物。所需压力通常大于1吉帕，所需温度通常大于750摄氏度。

片状石墨可以在均匀分布在整个矿体中的变质岩中或在集中的透镜状口袋中找到。碳浓度范围在 5% 到 40% 之间变化。片状石墨在石灰岩、片麻岩、片岩等变质岩中呈片状或片状。

泡沫浮选用于提取片状石墨。 “浮动”石墨的石墨含量为80%-90%。超过 98% 的层是使用​​石墨化学制备工艺制成的。鳞片石墨遍布世界各地。

2.合成石墨

合成石墨可由焦炭和沥青生成。虽然这种石墨不像天然石墨那样结晶。可能有高度有序的热解石墨或高度取向的热解石墨（HOPG）是指石墨片之间的角度分布小于1°的石墨。

基本上有两种类型的合成石墨。一种是电石墨，由煤焦油沥青制成的纯碳，以及在电炉中煅烧的石油焦。第二种是合成石墨，由煅烧石油沥青加热到2800℃制成。

基本上，合成石墨具有较高的电阻和孔隙率，以及较低的密度。其增强的孔隙率使其不适合耐火材料应用。

合成石墨主要含有石墨碳，石墨碳是通过石墨化、非石墨碳热处理或碳氢化合物在2100 K以上的化学气相沉积得到的。

合成石墨航空航天应用、碳刷、石墨电极、电池​​和核电站减速棒的应用。合成石墨的高孔隙率使其不适用于耐火材料。

石墨的用途

自古以来就使用石墨。它在现代世界也有广泛的应用。

下面我们来看看石墨的一些常见用途：

• 写作材料
• 润滑剂
• 耐火材料
• 核反应堆
• 电池
• 石墨烯片

1.写作材料

石墨这个词来自希腊语，翻译为“写作”。所以石墨最常见的用途是制造铅笔中的铅。这种铅是粘土和石墨的混合物，呈非晶态。

2.润滑剂/驱虫剂

石墨是润滑脂等润滑剂的主要成分之一。这种矿物质与大气水蒸气发生反应，在所用表面上形成一层薄膜或层，从而减少摩擦。石墨还用于汽车制动器和离合器。

块状石墨的粉末形式也用于油漆。为什么？好吧，石墨本质上是防水的。因此，它可以在木材和其他表面上提供保护涂层。

3.耐火材料

由于石墨具有较高的耐热性和不变性，因此是一种广泛使用的耐火材料。它用于制造业，有助于玻璃和钢铁的生产以及铁的加工。

4.核反应堆

石墨可以吸收快速移动的中子。因此，它被用于反应堆中以稳定核反应。

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5.电气行业

结晶鳞片石墨用于制造干电池和电气工业所需的碳电极、刷子和板。有趣的是，天然石墨也被加工成合成石墨。这种石墨在锂离子电池中很有用。

6.石墨烯片

石墨可用于制造石墨烯片。据说这些板材比钢强 100 倍，轻 10 倍。这种石墨衍生物进一步用于制造轻质和坚固的运动器材。许多人正在考虑未来在医疗和航空航天领域的应用。

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参考：

石墨材料：usgs.gov

常见问题。

什么是石墨？

石墨，古称石墨，是一种柔软的结晶碳，其原子排列成六边形结构。石墨是一种天然存在的结晶碳形式。它是在变质岩和火成岩中发现的天然元素矿物。石墨是一种极端矿物。

石墨的种类有哪些？

天然石墨：无定形石墨、鳞片石墨和晶脉石墨这三种形态，它们各自具有独特的性能，非常适合某些应用。

谁发现了石墨？

石墨最初是由 Edward G. Acheson 在对碳化硅进行高温实验时意外合成的。他发现，在大约 4,150 °C (7,500 °F) 时，碳化硅中的硅会蒸发，留下石墨形式的碳。

石墨的用途是什么？

石墨还用于铅笔、钢铁制造以及智能手机等电子产品中。也许它最重要的应用是锂离子电池，其中石墨作为关键成分甚至高于锂。锂离子电池中的石墨含量实际上是锂的 10 到 30 倍。

石墨是由什么制成的？

石墨由纯碳制成。碳原子能够形成形成许多不同结构的键。金刚石和石墨是碳的两种最著名的形式（同素异形体）。

石墨有什么特别之处？

它的独特之处在于它兼具金属和非金属的特性：柔韧但没有弹性，具有高导热性和导电性，并且具有高耐火性和化学惰性。石墨对 X 射线和中子的吸附性低，使其成为核应用中特别有用的材料。

石墨是在哪里找到的？

石墨通常以薄片或结晶层的形式出现在大理石、片岩和片麻岩等变质岩中。石墨也可能存在于富含有机物的页岩和煤层中。在这些情况下，石墨本身很可能是由死去的动植物变态形成的。

石墨对皮肤有好处吗？

石墨用于顺势疗法治疗患有长期皮肤病和皮肤坚韧、龟裂的人。只有轶事证据表明它可以帮助缓解牛皮癣症状。

石墨可以用作润滑剂吗？

多年来，石墨一直被用作润滑剂 [164]。石墨的润滑机制被认为本质上是机械的，并且是由一个石墨颗粒在另一个石墨颗粒上滑动产生的。石墨可用作干润滑剂，也可分散在润滑油中。

如何将煤转化为石墨？

在微波炉中，装有煤粉的玻璃小瓶内会产生火花。怀俄明大学的研究人员使用铜箔、玻璃容器和传统的家用微波炉证明，煤粉可以转化为价值更高的纳米石墨。

石墨比钢强吗？

石墨烯是一种由单层碳原子组成的材料，被吹捧为已知存在的最强材料，比钢强 200 倍，比纸轻，并具有非凡的机械和电气性能。

石墨是一种物质吗？

石墨是碳的同素异形体。它是一种由碳原子组成的柔软、灰黑色、不透明的物质。

什么可以熔化石墨？

石墨实际上在常压下不会熔化。像二氧化碳一样，它直接从固态变成气态。所以石墨在达到大约 100 个大气压之前没有熔点。

谁生产石墨？

尽管中国是世界领先的石墨生产国，但该国的石墨储量却是世界第二大。世界上石墨储量最多的国家是土耳其。 2020年天然石墨储量约9000万吨。

世界上最纯净的石墨在哪里？

斯里兰卡。自荷兰占领该国以来，斯里兰卡就开始开采石墨。它是世界上唯一一个以商业数量生产最纯净形式的石墨——脉状石墨（也称为块状石墨）的国家，目前仅占世界石墨产量的不到 1%。

石墨会阻挡辐射吗？

石墨薄膜可以为电子设备屏蔽电磁（EM）辐射，但目前的制造技术需要几个小时，并且需要大约 3000°C 的加工温度。

石墨有什么副作用？

过度暴露的影响 多年反复吸入天然石墨可能会导致肺部结疤，出现胸闷、气短、咳嗽、黑痰、疼痛等症状。

铅笔为什么要用石墨？

石墨具有由范德华力连接的层状结构。石墨很容易在层间清洁，因此非常柔软和光滑。因此，它被用于铅笔和在高温下运行的机器中用作润滑剂。

为什么石墨是一种极好的润滑剂？

碳原子以片状牢固地结合在一起。由于薄片之间的结合较弱，石墨在摩擦力下表现出较低的剪切强度。因而可作为固体润滑剂使用，已成为传统的主要固体润滑材料之一。

为什么石墨可以用作润滑剂而金刚石不能？

由于其柔软和不挥发的性质，石墨被用作机械快速运动部件的润滑剂。它用于润滑在高温下运行的机械部件。另一方面，钻石是一种极硬的物质。因此，它不能用作润滑剂。

为什么石墨不同于金刚石？

石墨和金刚石是最有趣的两种矿物。它们在化学上是相同的——都由碳 (C) 组成，但在物理上却大不相同。 ... 石墨非常柔软，在此范围内的硬度为 1 到 2。钻石是已知最硬的天然物质，硬度为10。