炭素材料的定义及分类原则_刘明非.pdf

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1、/001年第!期"#$%&’()"*’+,-)./0013!第/2卷炭素技术456·7/!2··本刊特约·炭素材料的定义及分类原则刘明非（吉林炭素集团公司，吉林吉林!’$%%$）摘要：赋于炭素材料新的定义，将碳的同素异形体石墨、金刚石、富勒烯、咔宾等统称为炭素材料(并对其多样性进行论述以及对特性和功能进行了比较。对以碳纳米材料为首的新型碳材料的应用前景做了前瞻性的预测。关键词：炭素材料；同素异形体；石墨；金刚石；富勒烯；咔宾中图分类号：)*!’+,!文献标识码：-文章编号：!%%!.’,/!0$%%#1%!.

2、%%%!.%#8)9+’+(+&’#’8":#..+9+"#(+&’;$+’"+;:).9&$"#$%&’<#()$+#:.2345678.9:60;6<67=>?@A7B?ACD=A+2EF+(;6<67;6<67!’$%%$(=G67>1#=>?@AB?C-7:HD?ADAI><9A?EG:F:9676E6A7>7FJ<>II696J>E6A7D?67J6D<:IA9J>?@A7K>E:?6>?>IEG:D?ADAI><6IJA7J:?7:F(><?@

3、A7IICJG>I8?>DG6E:(F6>KA7F>7F9C<<:?:7:(J>?@L7:>?:J><<:FJ>?@A7I+MG:?6JGF6N:?I6ELA9J>?@A7I6I:E:F>7FEG:JG>?>JE:?6IE6J>7F9C7JE6A7IA9EG:I:J>?@A7I>?:JAKD>?:F+MG:>DD<6J>E6A7D?AID:JEIA9J>?@A77>7AK>E:?6>IIJ>?@A7K>E:?6>?:ACE<67:FH6EGJ>?@A77>

4、7AEC@:I>IEG::O>KD<:+DEFG5@H>C=>?@A7IP><7J:P8?>DG6E:PF6>KA7FP9C<<:?:7:PJ>?@L7:最近几年碳学科的研究方兴未艾，新的结构碳被是石墨和金刚石，这可以由它们碳之间的化学链各自发现，新的炭素材料（新型碳）不断涌现，炭素材料的应取ID$和ID’杂化轨道来解释。特别是以ID$杂化轨用领域不断扩展。如果说$%世纪#%Q*%年代发现沥道生成的炭素材料可以认为是所谓多环芳香族化青中间相小球体促进了针状焦、炭纤维的发明，并取得合

5、物的延伸，碳六角网格的集合体。由碳原子也可了巨大经济效益的话，那么$%世纪R%年代富勒烯=*%形成ID杂化轨道，并预测存在以ID杂化轨道为主的发现，掀起了对碳研究的新热潮，日本学者在这方面体的炭素材料，这是最近才证明的事。因此，!"R$年颇有研究。现主要介绍日本稻垣道夫教授等学者的一由有关评价炭素材料和有关用语的国际委员会些独到见解，希望能对国内炭素界学者的研究工作有（37E:?7>E6A77><=AKK6EE::9A?=G>?>JE:?6S>E6A7>7F所帮助。M:?K67A?@A7）提出

6、的用词法中，将炭素材料定义为“没有石墨化的碳（7A78?>DG6E6JJ>?@A7）构成的材料”T!U。是以碳六角网格为主体的物质，甚至连!炭素材料的定义金刚石也排除在外。但是由于出现了富勒烯、碳纳在!"R#年发现富勒烯=*%以前，碳的同素异形体米管以至咔宾，使其定义不得不改变。作者简介：刘明非男!"#!年生，吉林炭素集团公司总工程师，工程研究员，现主要从事炭素工艺研究工作。收稿日期：$%%#&%!&!$·!·炭素技术!""#年在日本最近出版的用语辞典中对炭素材料有如层无规律性，积层数也少，仅9"C层。但如高

7、温加下的定义：“主要由碳元素构成的材料，以碳原子的热处理，网格就会成长，积层数也增加，积层慢慢地结合形式或集合样式显示不同的机能和形态”)*+。变得有规律性。因此，在现实的炭素材料中存在从上述的定义确立了以碳为主要成分的所有材料，不具有石墨积层规律性到完全没有规律性的相当广仅是石墨，同时也包含金刚石、富勒烯、咔宾所有的范围的结构。含碳材料都称为炭素材料。提出这样的新定义，是而且在这个平面上还有多种各向异性强的六具有深远意义的。稻桓道夫等人将碳同素异形体的角网格平面的集合方式（微细组织或纳米组织），石石墨、金刚

8、石、富勒烯以及咔宾通称为碳簇)*+。墨系炭素材料的多样性呈扩大趋势。稻垣道夫教授这些碳的同素异形体亦通称为炭素材料将此微细组织以各向异性网格的选择取向方式和（,-./012-34.5-67或,-./017），但它们具有各自特征程度进行分类，如图*所示。面取向组织（86-14.的多样性，有必要对其加以区别。即使是石墨系炭0.5413-350134?3B.4）的有平板状或片状的天然石墨、素材料，也不光是