石墨的晶体结构

自然界中的碳有两种形式：结晶形碳(石墨、金刚石)；无定形碳(焦炭、煤等)。石墨为均一的六方晶体结构，由六个棱面和两个密排基面构成，晶体结构如图1所示。石墨层与层问的表面称基面(0001)，垂直于基面的是一个长方形侧表面，称棱面(1010)，平行于基面的取向为晶向以a[1010]，称a以轴。垂直于基面的取向为晶向c[0001]，称c轴。层内的原子间距是0.142nm，层与层之间距离是0.335nm。在层内，碳原子排成六角形，每个碳原子四周与邻近三个碳原子以约为400～500kJ/mol的结合能连系着，是一种原子问的结合，有如金属键的性质。在层问则仅靠4～5kJ/mol微弱的范得华力-分子问作用力进行结合。两种结合力的悬殊差别使石墨具有很强的各向异性，因为层与层之间结合力很弱。容易分层滑移。所以，基面上的强度、硬度明显高于棱面，电阻率则相反，基面的电阻率比棱面低得多

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图1  石墨的晶体结构

a)示意图   b)高分辨电镜下的点阵条纹像，条纹间距0.335nm