特種炭素制品(specialcarbonproducts)

用非傳統(tǒng)工藝制取具有特殊的微觀組織和晶體結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)某種特殊性能和用途的炭素材料。特種炭素材料有：熱解炭(石墨)，生物炭，石墨層間化合物，活性炭，金剛石及金剛石薄膜，炭分子篩，炭薄膜，功能梯度材料，炭纖維及其復(fù)合材料，高純高密高強(qiáng)石墨等。其中炭纖維及其復(fù)合材料和高純高密高強(qiáng)石墨另有專條論述。

新技術(shù)的發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)炭素材料提出更苛刻的要求。要求不斷研究新的工藝以制取特種性能的炭材料及其制品來(lái)滿足新的用途。炭材料結(jié)構(gòu)上的多樣性賦予其性能上的多樣性。在晶體結(jié)構(gòu)上，炭素材料有：石墨結(jié)構(gòu)，金剛石結(jié)構(gòu)，及富勒烯碳結(jié)構(gòu)。在微觀結(jié)構(gòu)上有無(wú)定形碳，玻璃炭到高度石墨化的炭素材料。還可以在石墨的層間插入其他原子或分子，形成石墨層間化合物，炭素材料的硬度可以從最硬的金剛石到最軟的天然石墨；可從電的良導(dǎo)體到半導(dǎo)體；在形態(tài)上可從納米級(jí)的超細(xì)炭粉到一維的炭纖維，二維的薄膜狀炭，三維的大塊石墨。同時(shí)，它們還具有炭素材料共有的耐腐蝕性、耐熱性、低密度等特點(diǎn)，顯示出特種炭素材料是炭素材料領(lǐng)域中最活躍，最有前途的一類(lèi)。特種炭素材料就是通過(guò)控制碳的晶體結(jié)構(gòu)，微觀組織，宏觀形態(tài)來(lái)達(dá)到某種需要的炭素材料。

金剛石系金剛石的晶體結(jié)構(gòu)為正四面體結(jié)構(gòu)，有立方晶系和六方晶系兩種晶胞，是最硬的材料。石墨的結(jié)構(gòu)為層狀六方形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是最軟的材料之一。人造金剛石主要用作磨削材料，氣相沉積可生成金剛石薄膜，其晶體結(jié)構(gòu)從金剛石到結(jié)晶性良好的金剛石薄膜，具有很廣泛的用途。

熱解炭系由氣相反應(yīng)在固體表面上沉積得到熱解炭(石墨)，它易于石墨化，致密，機(jī)械性能好，用于火箭噴管喉襯材料，電子管柵極等。低溫各向同性炭為核燃料的包覆層。同時(shí)又是優(yōu)良的生物炭材料，可制作心臟瓣膜，人工骨等。當(dāng)碳?xì)浠衔锖秃杌衔镞M(jìn)行共沉積時(shí)可得到C/SiC功能梯度材料。碳?xì)浠衔镌诖呋瘎┳饔孟驴缮L(zhǎng)出氣相生長(zhǎng)炭纖維。生物炭系炭和生物組織有優(yōu)異的相容性，且自身有良好的機(jī)械物理性能，抗疲勞，耐久，用作心臟瓣膜，人工骨等。

活性炭系活性炭有各種形態(tài)。具有極豐富的微孔，故有很大的比表面積，作吸附材料，用于水凈化處理，氣體凈化，有機(jī)溶劑的回收等，炭分子篩的孔徑更小，用于氣體分子的分離。

石墨層間化合物系石墨晶體六角網(wǎng)面之間價(jià)鍵比較弱，層間距較大，可插入其他原子，形成石墨層間化合物，按插入原子的不同，石墨層間化合物的理化性能及電學(xué)性能等有很大區(qū)別。石墨層間化合物的一個(gè)重要應(yīng)用就是柔性石墨，另外，氟化石墨也應(yīng)用很廣。

樹(shù)脂炭化系酚醛樹(shù)脂，呋喃樹(shù)脂炭化可得到玻璃炭，其特點(diǎn)是斷裂面呈貝殼狀特征，類(lèi)似于玻璃的斷裂面。它致密，不透氣。塑性成型炭是樹(shù)脂與石墨粉混合，經(jīng)過(guò)炭化得到的一種石墨與玻璃炭的混合體，它是用塑料成型技術(shù)得到的，因此得到的制品尺寸精度很高，無(wú)需二次加工。樹(shù)脂薄膜經(jīng)過(guò)加壓炭化，石墨化可得近似單晶結(jié)構(gòu)的炭(石墨)薄膜。

日本學(xué)者大谷杉郎將多環(huán)芳烴與相應(yīng)的連接劑如對(duì)苯二甲醇反應(yīng)，生成COPNA樹(shù)脂，具有很好的耐熱性，炭化工藝簡(jiǎn)單，不用預(yù)氧化，這種對(duì)先驅(qū)體進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，制取所需結(jié)構(gòu)的炭素材料將是一個(gè)很有前途的新領(lǐng)域。其他還有泡沫碳，彈性石墨，膠體石墨等特殊用途的炭素材料。