石墨是由碳元素組成，具有良好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、耐高溫性、潤(rùn)滑性等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、電子、化工、航空航天等領(lǐng)域，被歐盟、美國(guó)、澳大利亞等國(guó)家和地區(qū)列為關(guān)鍵資源。

從天然形成的鱗片狀、隱晶質(zhì)石墨，到高純石墨、特種石墨，石墨家族成員繁多、各懷絕技。接下來(lái)，就讓我們逐一解鎖“石墨家族”的核心成員，探尋它們的獨(dú)特屬性與應(yīng)用密碼。

天然石墨

天然石墨是黑色帶有光澤、天然產(chǎn)出的石墨質(zhì)礦物。石墨的結(jié)晶形態(tài)決定了其工業(yè)價(jià)值和用途。工業(yè)上通常根據(jù)石墨結(jié)晶片徑大小將天然石墨礦石劃分為晶質(zhì)石墨礦石和隱晶質(zhì)石墨礦石兩大類。

全球天然石墨資源豐富，主要分布在中國(guó)、巴西、印度、加拿大和莫桑比克等國(guó)家。中國(guó)是全球最大的天然石墨生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)，擁有豐富的石墨礦資源，主要分布在黑龍江、內(nèi)蒙古、山東和湖南等地，占據(jù)全球市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。

晶質(zhì)石墨

晶質(zhì)石墨礦石分為鱗片狀和致密狀兩類。鱗片狀石墨常以單獨(dú)的晶體或薄片和葉片狀平行晶體連生體形式產(chǎn)出，其結(jié)晶形態(tài)通常較好且多呈集合體產(chǎn)出，晶體粒徑一般大于1μm。天然開(kāi)采的鱗片石墨礦石的品位較低，但是與其他類型的石墨相比，其可浮性、潤(rùn)滑性和可塑性均更加出色，因而鱗片石墨通常具有更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

致密結(jié)晶狀石墨（塊狀石墨）的含碳量通常在60%–65%左右，少數(shù)可達(dá)80%以上，可塑性和潤(rùn)滑性均低于鱗片石墨。

隱晶質(zhì)石墨

隱晶質(zhì)石墨亦被稱為微晶石墨或土狀石墨，是由細(xì)小的微晶粒構(gòu)成的致密塊體，其結(jié)晶情況肉眼無(wú)法辨別，通常需要借助高倍顯微鏡。隱晶質(zhì)石墨表面呈土狀，光澤感比較低，潤(rùn)滑性無(wú)法與鱗片石墨相比較。但是其品位通常比較高，少數(shù)甚至能夠達(dá)到90%以上。近些年石墨提純水平不斷提升，隱晶質(zhì)石墨也逐漸被廣泛應(yīng)用。

人造石墨

人造石墨通常是指利用優(yōu)質(zhì)石油焦、瀝青焦作為骨料，加入煤瀝青作為粘結(jié)劑及其他輔料通過(guò)一系列高溫石墨化處理獲得的石墨材料。

石墨粉

石墨經(jīng)過(guò)物理或化學(xué)加工后得到的粉末狀材料。石墨精粉經(jīng)過(guò)破碎、磨礦、浮選、分級(jí)、提純等工藝加工后獲得的純度較高的石墨粉末。

高純石墨

高純石墨指的是含碳量99.9%（部分文獻(xiàn)定義99.99%）以上的石墨。高純石墨具有自潤(rùn)滑性好、強(qiáng)度大、導(dǎo)電性良好、耐酸耐堿、耐腐蝕、耐高溫、膨脹系數(shù)小、化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良、密封性能高、結(jié)構(gòu)勻稱致密等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電氣、冶金、國(guó)防航天、能源、化工等行業(yè)。特別對(duì)第三代半導(dǎo)體材料制備、核工業(yè)、光伏行業(yè)等新興行業(yè)起著決定性的關(guān)鍵作用，對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的影響意義深遠(yuǎn)。

膨脹石墨

可膨脹石墨是經(jīng)特殊處理后遇高溫可瞬間膨脹的石墨。天然鱗片石墨經(jīng)酸性氧化劑處理后得到的石墨層間化合物被稱為可膨脹石墨或氧化石墨?？膳蛎浭谒查g高溫（800~1000℃）作用下，內(nèi)部所含插層物質(zhì)急劇分解氣化，體積迅速膨脹數(shù)十倍至數(shù)百倍，形成一種外觀呈蠕蟲(chóng)狀的物質(zhì)，被稱為膨脹石墨。

柔性石墨

柔性石墨是以天然鱗片石墨為原料，經(jīng)插層處理、高溫膨脹、機(jī)械壓制等工序制成的可撓性石墨材料。

石墨烯

石墨烯是由單層碳原子以sp2雜化緊密排列而成的二維蜂窩狀晶體材料，是單層石墨烯、雙層石墨烯和少層石墨烯的統(tǒng)稱。石墨烯是目前世界上最薄的納米材料，具有高化學(xué)穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性、優(yōu)異的力學(xué)性能和電性能等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。制備石墨烯的主要原材料是高純石墨。

氟化石墨

氟氣與固體碳發(fā)生反應(yīng)制備的石墨插層化合物即是氟化石墨，隨著氟含量的增加，其顏色由黑變灰逐漸變白。目前，氟化石墨的制備工藝方法主要有以下幾種：氣相合成法（又稱高溫法）、固相合成法（又稱低溫法）、催化合成法。

球形石墨

球形石墨是以高碳天然鱗片石墨為原料,通過(guò)對(duì)石墨表面改性處理，生產(chǎn)出不同粒徑的橢球形的石墨產(chǎn)品。用于負(fù)極材料生產(chǎn)的球形石墨要求石墨純度達(dá)到99.95%，未經(jīng)純化的球形石墨純度遠(yuǎn)達(dá)不到負(fù)極材料純度的要求。

等靜壓石墨

等靜壓石墨是通過(guò)在高溫高壓條件下將石墨微粉進(jìn)行等靜壓制備而成的一類材料。廣泛應(yīng)用于電氣、冶金、核工業(yè)等領(lǐng)域，其卓越的導(dǎo)電性能使其在電極材料、導(dǎo)電元件和熱管理系統(tǒng)中扮演著關(guān)鍵角色。

石墨坩堝

石墨坩堝是以石墨為主要原料，或與其他原料混合燒制而成的坩堝。在生產(chǎn)碳化硅單晶時(shí)，采用物理氣相傳輸法將碳化硅粉料放置在石墨坩堝底部，將碳化硅籽晶放置在坩堝頂部，隨后對(duì)石墨坩堝進(jìn)行加熱，直至達(dá)到碳化硅的升華溫度。隨后，碳化硅粉料會(huì)逐漸分解為Si蒸汽、Si2C和SiC2等氣相物質(zhì)，這些物質(zhì)會(huì)在軸向溫度梯度的作用下逐漸升華至坩堝頂部，在坩堝頂部的SiC籽晶表面凝結(jié)，就能獲得碳化硅單晶。

特種石墨

特種石墨是指具有高強(qiáng)度、高密度、高純度等特殊性能和用途的石墨制品。主要以石油焦和瀝青焦為原料，在瀝青黏結(jié)作用下成型、多次熱處理制成，具有優(yōu)良的耐高溫性、導(dǎo)電導(dǎo)熱性、潤(rùn)滑性等。特種石墨可以制備單晶硅和多晶硅的熱場(chǎng)和一些常見(jiàn)的磨具等，也可以制備前沿的石墨烯材料和高純石墨，廣泛用于質(zhì)量要求較高的冶金、有色金屬、航空航天、軍工、環(huán)保、核工程等行業(yè)，在新能源汽車、儲(chǔ)能等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域也有應(yīng)用，是高科技行業(yè)不可替代的材料之一。

核石墨

核石墨是指用于核工業(yè)方面的高純石墨材料，核電級(jí)石墨材料被應(yīng)用在高溫氣冷堆堆芯中：如導(dǎo)管、燃料元件、支撐構(gòu)件。

核級(jí)石墨必須是高純石墨，骨料主要是針狀石油焦與瀝青焦，針狀石油焦灰分低，在高溫下容易石墨化，導(dǎo)熱性能好，線膨脹系數(shù)小。在高溫下，瀝青焦獲得的石墨機(jī)械強(qiáng)度高。研制自潤(rùn)滑高強(qiáng)度石墨需要匹配針狀石油焦與瀝青焦比例。核級(jí)高純石墨對(duì)微量元素控制要求比較高，在隔絕空氣條件下，進(jìn)行長(zhǎng)期間高溫灼燒純化，將雜質(zhì)去除，降低鹵素和低熔點(diǎn)金屬等微量元素含量。核級(jí)高純石墨炭素成型采用等靜壓工藝，將物料置于彈性體模具中，密封嚴(yán)密后抽出空氣，維持真空環(huán)境，將模具放入等靜壓液壓缸體中，通過(guò)各向同液體相同壓力作用于模具，壓力傳遞給炭素材料，坯料致密。

參考來(lái)源：
GB/T5463.4—2025.非金屬礦產(chǎn)品詞匯第4部分:石墨
王陸新等.中國(guó)天然石墨資源開(kāi)發(fā)利用及管理研究
趙菁.氟化石墨的制備研究進(jìn)展
袁恒.球形石墨的提純及改性包覆技術(shù)研究
侯詩(shī)宇.天然石墨的室溫膨化及應(yīng)用
趙俊通等.特種石墨市場(chǎng)概況及技術(shù)進(jìn)展
紀(jì)斌等.高密度等靜壓石墨的制備與微觀結(jié)構(gòu)表征
徐生龍等.半導(dǎo)體制造業(yè)用碳化硅制備工藝研究與實(shí)踐