石墨是碳元素的結(jié)晶礦物之一。它具有優(yōu)異的財(cái)產(chǎn),如潤(rùn)滑性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐高溫性、導(dǎo)電性、特殊導(dǎo)熱性、塑性、涂層等,其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。石墨主要用作冶金工業(yè)的耐火材料;用于鑄造行業(yè)的模具和防銹涂料;在電氣工業(yè)中,它被用于生產(chǎn)碳電極、電極碳棒和電池。所制得的石墨乳液可用作電視顯像管的涂層。制造的碳產(chǎn)品可用于發(fā)電機(jī)、電機(jī)、通信設(shè)備和許多其他方面;在機(jī)械工業(yè)中,它被用作飛機(jī)、船舶和火車(chē)等高速運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械的潤(rùn)滑劑;在化學(xué)工業(yè)中,用于制造各種耐腐蝕容器和設(shè)備;在核工業(yè)中用作中子慢化劑和核反應(yīng)堆保護(hù)材料;在航空航天工業(yè)中,它可以用作火箭發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管的喉襯,火箭和導(dǎo)彈的隔熱和耐熱材料,衛(wèi)星的無(wú)線(xiàn)電連接信號(hào)和導(dǎo)電結(jié)構(gòu)材料。此外,石墨也是輕工業(yè)中玻璃和紙張的拋光劑和防銹劑,也是制造鉛筆、墨水、黑漆、墨水和合成鉆石的原料。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展,石墨的應(yīng)用領(lǐng)域仍在不斷擴(kuò)大。它已成為高新技術(shù)領(lǐng)域新型復(fù)合材料的重要原料,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著重要作用。
石墨的化學(xué)成分是碳(C)。天然生產(chǎn)的石墨很少純凈,通常含有10%~20%的雜質(zhì),包括SiO2、Al2O3、MgO、CaO、P2O5、CuO、V2O5、H2O、S、FeO、H、N、CO2、CH4、NH3等。石墨礦物為鐵黑色和鋼灰色,帶有亮黑色條紋;金屬光澤,隱晶質(zhì)集合體光澤暗淡不透明;解理{0001}完整,硬度各向異性,垂直解理面為3-5,平行解理面為1-2;質(zhì)地柔軟,密度2.09~2.23g/cm3,有油膩感,容易污染手指。礦物薄片在透射光下通常是不透明的,極薄的礦物薄片是透明的,淺綠色灰色,單軸晶體,折射率為1.93~2.07,在反射光下為淺棕色灰色,具有明顯的反射多色性,Ro灰色帶棕色,Re深藍(lán)色灰色,反射率Ro23(紅色),Re5.5(紅色),反射色和雙反射顯著,具有很強(qiáng)的異質(zhì)性,偏振色為稻草黃色。石墨是一種復(fù)雜的六邊形雙錐晶體,是沿{0001}的六邊形板狀晶體。常見(jiàn)的單一形式包括平行雙面、六角雙錐和六角柱,但完整的晶體形式很少見(jiàn),通常呈鱗片或板狀,骨料呈致密塊狀、土狀或球狀。
石墨晶體具有典型的層狀結(jié)構(gòu),碳原子排列成六邊形網(wǎng)絡(luò)層,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的碳原子相對(duì)于上下相鄰層的中心。重復(fù)層為2的石墨2H多型體屬于六邊形系統(tǒng),通常稱(chēng)為石墨;如果重復(fù)層為3,則為石墨3R多型,屬于立方晶系,但不能與天然石墨結(jié)構(gòu)分開(kāi)。在石墨晶體結(jié)構(gòu)中,層中碳原子的配位數(shù)為3,在0.142nm的距離處具有共價(jià)金屬鍵,并且層通過(guò)0.340nm的距離處的分子鍵連接。這種特殊的晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵財(cái)產(chǎn)使石墨具有一些特殊的技術(shù)財(cái)產(chǎn)。