簡介
石墨是一種由碳原子組成的層狀晶體材料，兼具金屬和非金屬特性，因其獨特的結構而具有優異的導熱、導電、耐高溫和自潤滑性能，廣泛應用于工業、能源、電子等領域。石墨是“工業萬金油”材料，選型需關注：
? 純度與灰分（影響導電/耐蝕性）
? 結構取向（層間vs層內性能差異）
? 環境適應性（氧化/輻照條件）
高端發展方向：
- 各向同性石墨：用于半導體單晶爐
- 石墨烯衍生材料：突破傳統性能極限
基本特性
特性
數值/描述
數值/描述
六方層狀結構，層間以范德華力結合
密度
2.09~2.23 g/cm3（天然石墨）
熔點
3650℃（常壓下直接升華）
導電性
電阻率 5~50 μΩ·m（與銅相近）
導熱性
300~1900 W/(m·K)（平行于層面方向）
摩擦系數
0.1~0.3（干燥環境下自潤滑）
化學穩定性
耐酸堿（除強氧化性酸），惰性氣氛中耐溫達3000℃
主要類型
2.1 按來源分類
| 類型 | 特點 | 典型用途 |
| 天然石墨 | - 鱗片石墨：高結晶度，導電/導熱性好 - 土狀石墨：低純度，廉價 |
電池負極、耐火材料 |
| 人造石墨 | 石油焦/瀝青焦經高溫石墨化，純度>99% | 電極、核反應堆慢化劑 |
類型
特點
典型形態
塊狀石墨
高密度，機械強度高
電極、坩堝
柔性石墨
膨脹石墨壓制，可壓縮回彈
密封墊片、導熱膜
石墨烯
單原子層石墨，超高強度/導電性
納米材料、傳感器
關鍵性能參數
參數
測試標準
典型值
灰分
ISO 1171
0.1%~5%（高純石墨≤0.5%
揮發分
ASTM D3173
<1%
抗壓強度
ISO 18515
20~100 MPa
熱膨脹系數
ASTM E831
(1~5)×10??/℃（各向異性
工業應用領域
4.1 密封材料
- 柔性石墨墊片：耐高溫腐蝕，用于管道法蘭（可達650℃）
- 盤根填料：泵閥密封，替代石棉
4.2 導電/導熱材料
- 電池負極：鋰離子電池主流負極材料（理論容量372mAh/g）
- 散熱片：5G設備、LED散熱基板
4.3 高溫結構材料
- 石墨坩堝：熔煉金屬（銅、金）
- 電刷/電極：電弧爐、電解鋁
4.4 新興領域
- 核工業：高溫氣冷堆慢化劑
- 航天：火箭噴管喉襯（耐3000℃沖刷）
加工工藝
工藝
流程
適用產品
等靜壓成型
石墨粉+粘結劑→高壓成型→燒結
高密度電極、坩堝
膨脹石墨制備
天然石墨+酸插層→高溫膨脹→壓延
柔性石墨箔
CVD法
甲烷高溫分解沉積
高純熱解石墨
選型指南
1. 高溫密封：選柔性石墨（氧化環境需浸漬處理）
2. 導電需求：高結晶度鱗片石墨（電阻率<10 μΩ·m）
3. 耐磨部件：添加二硫化鉬的復合石墨
4. 核級應用：需硼含量<5ppm的高純石墨
