炭素材料與石墨材料的區別

金剛石

金剛石，它（tā）是一種由碳元（yuán）素組成的礦（kuàng）物。金剛石是（shì）自然界中Z堅硬的物質，素（sù）有“硬度之王”和寶石之王的美稱。金剛石的結晶體的角度是54度44分8秒。20世紀（jì）50年代（dài），美國以石墨為原料，在高溫高壓下成功製造出人造金剛（gāng）石，至今人造金剛石已經（jīng）廣泛用於（yú）生產和生活中。

    無定型碳一般指木（mù）炭、焦炭、骨炭、糖炭、活性炭和（hé）炭黑等。除骨炭含碳在10%左右以外（wài），其餘主要成分（fèn）都（dōu）是單質碳。煤炭是天（tiān）然存在（zài）的無定形（xíng）碳，其中含有一（yī）些由碳、氫、氮等組成的化合物。所謂（wèi）無定形碳，並不是指這些物質存在的形狀，而是指其內部結構。實際上它們的內部結構並（bìng）不是真正的無定（dìng）形體，而是具有和石墨近似結構的晶體，隻是由碳原子六（liù）角形環狀平麵形成的層狀結構零（líng）亂且不規則，晶（jīng）體（tǐ）形成有缺陷（xiàn），而且（qiě）晶粒微小，含有少量雜質。大部分無定形碳是石墨層型（xíng）結構的分子碎片大致相互平行地，無規則地堆積在一起，可簡稱為亂層結構。層間或碎片之間用金剛石結構的四麵體成鍵方式的碳原子鍵連起來（lái）。當這種四麵體（tǐ）的碳（tàn）原子所占的比例（lì）多時，則無定型碳會比較（jiào）堅硬，如焦碳和玻璃態碳等屬於這種情況。

工業上常用的炭素製品是指使用無定型碳原料（例如煤炭、石油焦、瀝青焦等）提純後的（de）碳製品。隨原料和加工工藝（yì）的不同，這類炭（tàn）素製品中的碳元素晶體結構含的（de）石墨（mò）晶體結構比例會有所不同。一般來（lái）說（shuō）是含的石墨晶體結構成分越多，碳（tàn）的純度越高，性能和價格就越高。由於炭素材（cái）料與石墨材料本質上的區別並不大（dà），很多炭素（sù）製品也被冠以了“石墨XX”的稱謂。這也是石墨和炭素兩個（gè）詞匯概念產生混淆的根源。例（lì）如煉鋼工（gōng）業中常（cháng）用的大型電（diàn）極稱為（wéi）“石墨電極”，其實它（tā）是炭素製品，並非真正意義上的石墨製成的電極。從外觀形式上說，常見炭素製（zhì）品體積較大，如冶金用電（diàn）極、冶煉爐的內襯磚（炭素塊），炭素散熱器等等。

石墨是元素碳的一種同素異形體，每個（gè）碳（tàn）原子的周邊連結著另外三個（gè）碳原子（排（pái）列方式呈蜂（fēng）巢式的多個六邊（biān）形）以共價鍵結合（hé），構成共（gòng）價（jià）分子。由於每個碳原子均會放出一個電子，那些電子能（néng）夠自（zì）由移動（dòng），因此石墨屬於導電體。石墨有天然石墨和（hé）人造石墨之分（fèn）。天然石墨礦又分為土狀石墨（mò）和（hé）鱗片石墨，其中鱗片石（shí）墨是（shì）更為優質（zhì）的天然石墨。人造石墨則（zé）是指將屬於無定型碳分類的炭素材料進深加工，提高了碳的純度，進一步增加了石墨狀（zhuàng）晶體結構（gòu）的比例（lì）後獲（huò）得的石墨材料。石墨材料跟炭素材料一樣可以製成電極、耐火材料等工業（yè）品。但是由於其具有更多（duō）的優異特性，在許多高端領域都有應用。例如耐高溫潤滑劑、電池材料包覆改性等等。

綜上所（suǒ）述，從寬泛的意（yì）義上說，炭素材料其實是含有較多（duō）無定型碳結構的碳材料。石墨材料則是以石（shí）墨晶體為主的碳材料（liào）。二者都具有很（hěn）多相同共性，但又有明顯區別。