炭素材料的定義及分類原則_劉明非.pdf

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1、/001年第!期"#$%&’()"*’+,-)./0013!第/2卷炭素技術(shù)456·7/!2··本刊特約·炭素材料的定義及分類原則劉明非（吉林炭素集團公司，吉林吉林!’$%%$）摘要：賦于炭素材料新的定義，將碳的同素異形體石墨、金剛石、富勒烯、咔賓等統(tǒng)稱為炭素材料(并對其多樣性進行論述以及對特性和功能進行了比較。對以碳納米材料為首的新型碳材料的應(yīng)用前景做了前瞻性的預(yù)測。關(guān)鍵詞：炭素材料；同素異形體；石墨；金剛石；富勒烯；咔賓中圖分類號：)*!’+,!文獻標(biāo)識碼：-文章編號：!%%!.’,/!0$%%#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:最近幾年碳學(xué)科的研究方興未艾，新的結(jié)構(gòu)碳被是石墨和金剛石，這可以由它們碳之間的化學(xué)鏈各自發(fā)現(xiàn)，新的炭素材料（新型碳）不斷涌現(xiàn)，炭素材料的應(yīng)取ID$和ID’雜化軌道來解釋。特別是以ID$雜化軌用領(lǐng)域不斷擴展。如果說$%世紀(jì)#%Q*%年代發(fā)現(xiàn)瀝道生成的炭素材料可以認為是所謂多環(huán)芳香族化青中間相小球體促進了針狀焦、炭纖維的發(fā)明，并取得合

5、物的延伸，碳六角網(wǎng)格的集合體。由碳原子也可了巨大經(jīng)濟效益的話，那么$%世紀(jì)R%年代富勒烯=*%形成ID雜化軌道，并預(yù)測存在以ID雜化軌道為主的發(fā)現(xiàn)，掀起了對碳研究的新熱潮，日本學(xué)者在這方面體的炭素材料，這是最近才證明的事。因此，!"R$年頗有研究。現(xiàn)主要介紹日本稻垣道夫教授等學(xué)者的一由有關(guān)評價炭素材料和有關(guān)用語的國際委員會些獨到見解，希望能對國內(nèi)炭素界學(xué)者的研究工作有（37E:?7>E6A77><=AKK6EE::9A?=G>?>JE:?6S>E6A7>7F所幫助。M:?K67A?@A7）提出

6、的用詞法中，將炭素材料定義為“沒有石墨化的碳（7A78?>DG6E6JJ>?@A7）構(gòu)成的材料”T!U。是以碳六角網(wǎng)格為主體的物質(zhì)，甚至連!炭素材料的定義金剛石也排除在外。但是由于出現(xiàn)了富勒烯、碳納在!"R#年發(fā)現(xiàn)富勒烯=*%以前，碳的同素異形體米管以至咔賓，使其定義不得不改變。作者簡介：劉明非男!"#!年生，吉林炭素集團公司總工程師，工程研究員，現(xiàn)主要從事炭素工藝研究工作。收稿日期：$%%#&%!&!$·!·炭素技術(shù)!""#年在日本最近出版的用語辭典中對炭素材料有如層無規(guī)律性，積層數(shù)也少，僅9"C層。但如高

7、溫加下的定義：“主要由碳元素構(gòu)成的材料，以碳原子的熱處理，網(wǎng)格就會成長，積層數(shù)也增加，積層慢慢地結(jié)合形式或集合樣式顯示不同的機能和形態(tài)”)*+。變得有規(guī)律性。因此，在現(xiàn)實的炭素材料中存在從上述的定義確立了以碳為主要成分的所有材料，不具有石墨積層規(guī)律性到完全沒有規(guī)律性的相當(dāng)廣僅是石墨，同時也包含金剛石、富勒烯、咔賓所有的范圍的結(jié)構(gòu)。含碳材料都稱為炭素材料。提出這樣的新定義，是而且在這個平面上還有多種各向異性強的六具有深遠意義的。稻桓道夫等人將碳同素異形體的角網(wǎng)格平面的集合方式（微細組織或納米組織），石石墨、金剛

8、石、富勒烯以及咔賓通稱為碳簇)*+。墨系炭素材料的多樣性呈擴大趨勢。稻垣道夫教授這些碳的同素異形體亦通稱為炭素材料將此微細組織以各向異性網(wǎng)格的選擇取向方式和（,-./012-34.5-67或,-./017），但它們具有各自特征程度進行分類，如圖*所示。面取向組織（86-14.的多樣性，有必要對其加以區(qū)別。即使是石墨系炭0.5413-350134?3B.4）的有平板狀或片狀的天然石墨、素材料，也不光是