简介
石墨是一种由碳原子组成的层状晶体材料，兼具金属和非金属特性，因其独特的结构而具有优异的导热、导电、耐高温和自润滑性能，广泛应用于工业、能源、电子等领域。石墨是“工业万金油”材料，选型需关注：
✓ 纯度与灰分（影响导电/耐蚀性）
✓ 结构取向（层间vs层内性能差异）
✓ 环境适应性（氧化/辐照条件）
高端发展方向：
- 各向同性石墨：用于半导体单晶炉
- 石墨烯衍生材料：突破传统性能极限
基本特性
特性
数值/描述
数值/描述
六方层状结构，层间以范德华力结合
密度
2.09~2.23 g/cm³（天然石墨）
熔点
3650℃（常压下直接升华）
导电性
电阻率 5~50 μΩ·m（与铜相近）
导热性
300~1900 W/(m·K)（平行于层面方向）
摩擦系数
0.1~0.3（干燥环境下自润滑）
化学稳定性
耐酸碱（除强氧化性酸），惰性气氛中耐温达3000℃
主要类型
2.1 按来源分类
| 类型 | 特点 | 典型用途 |
| 天然石墨 | - 鳞片石墨：高结晶度，导电/导热性好 - 土状石墨：低纯度，廉价 |
电池负极、耐火材料 |
| 人造石墨 | 石油焦/沥青焦经高温石墨化，纯度>99% | 电极、核反应堆慢化剂 |
类型
特点
典型形态
块状石墨
高密度，机械强度高
电极、坩埚
柔性石墨
膨胀石墨压制，可压缩回弹
密封垫片、导热膜
石墨烯
单原子层石墨，超高强度/导电性
纳米材料、传感器
关键性能参数
参数
测试标准
典型值
灰分
ISO 1171
0.1%~5%（高纯石墨≤0.5%
挥发分
ASTM D3173
<1%
抗压强度
ISO 18515
20~100 MPa
热膨胀系数
ASTM E831
(1~5)×10⁻⁶/℃（各向异性
工业应用领域
4.1 密封材料
- 柔性石墨垫片：耐高温腐蚀，用于管道法兰（可达650℃）
- 盘根填料：泵阀密封，替代石棉
4.2 导电/导热材料
- 电池负极：锂离子电池主流负极材料（理论容量372mAh/g）
- 散热片：5G设备、LED散热基板
4.3 高温结构材料
- 石墨坩埚：熔炼金属（铜、金）
- 电刷/电极：电弧炉、电解铝
4.4 新兴领域
- 核工业：高温气冷堆慢化剂
- 航天：火箭喷管喉衬（耐3000℃冲刷）
加工工艺
工艺
流程
适用产品
等静压成型
石墨粉+粘结剂→高压成型→烧结
高密度电极、坩埚
膨胀石墨制备
天然石墨+酸插层→高温膨胀→压延
柔性石墨箔
CVD法
甲烷高温分解沉积
高纯热解石墨
选型指南
1. 高温密封：选柔性石墨（氧化环境需浸渍处理）
2. 导电需求：高结晶度鳞片石墨（电阻率<10 μΩ·m）
3. 耐磨部件：添加二硫化钼的复合石墨
4. 核级应用：需硼含量<5ppm的高纯石墨
