碳是自然界普遍的元素之一，碳化合物的成鍵方式和結(jié)構(gòu)形式豐富,，膨脹石墨便是其中一種新型碳素材料,。早在19世紀(jì)60年代初，Brodie將天然石墨與硫酸和硝酸等化學(xué)試劑作用后加熱,，發(fā)現(xiàn)了石墨制品,，然而其應(yīng)用則在百年之后才開始。從此,，眾多國家就相繼展開了膨脹石墨的研究和開發(fā),，取得了重大的科研突破。

　　石墨晶體是兩向大分子層狀結(jié)構(gòu),，每一平面內(nèi)的C原子都以C一C共價鍵相結(jié)合,，層與層之間以較弱的范德華力相結(jié)合,。石墨制品的層狀結(jié)構(gòu)十分典型，每一層片是一個碳原子層,，層內(nèi)碳原子之間以sp2雜化軌道成很強的共價鍵,，即1個2s電子和2個2p電子雜化等價的雜化軌道，位于同一平面上,，互相形成σ鍵,，而二個未參加雜化的2P電子則垂直于平面，形成二鍵π,。石墨的這種層狀結(jié)構(gòu)使得層間存在一定的空隙,。因此在一定條件下，某些反應(yīng)物(如酸,、堿,、鹵素)的原子(或單個分子)即可進入層間空隙，并與碳網(wǎng)平面形成層間化合物,。這種插有層間化合物的石墨即為可膨脹石墨,。碳原子層間以很弱的范德華力相聯(lián)系，這種結(jié)構(gòu)允許插層物質(zhì)能夠順利地進入碳原層間而不破壞碳原子層內(nèi)的六角網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),，因此天然石墨是制備石墨插層化合物的母體材料,。可膨脹石墨是一種利用物理或化學(xué)的方法使非碳質(zhì)反應(yīng)物插入石墨層間,，與炭素的六角網(wǎng)絡(luò)平面結(jié)合的同時又保持了石墨層狀結(jié)構(gòu)的晶體化合物,。它不僅保持石墨優(yōu)異的理化性質(zhì)，而且由于插入物質(zhì)與石墨層的相互作用而呈現(xiàn)出原有石墨及插層物質(zhì)不具備的新性能,。插有層間化合物的石墨在遇到高溫時,，層間化合物將分解，產(chǎn)生一種沿石墨層間C軸方向的推力,，這個推力遠(yuǎn)大于石墨粒子的層間結(jié)合力,，在這個推力的作用下石墨層間被推開，從而使石墨粒子沿C軸方向高倍地膨脹,，形成蠕蟲狀的膨脹石墨l2],。石墨層與層之間可“嵌”入化學(xué)物質(zhì)而具有可膨脹性。如可采用硫酸處理石墨,，干燥后石墨在高溫下膨脹,，這是由于硫酸分子“嵌”入石墨層所致,。 　

 　   膨脹石墨有如下特性: 　　

        ①強電導(dǎo)率; 　　

        ②強抗震特性; 　　

        ③強抗老化,、抗扭曲的特性; 　　

       ④可以抵制各種金屬的熔化及滲透; 　　

        ⑤無毒、不含任何致癌物,，對環(huán)境沒有危害; 　　

       可膨脹性石墨薄片的膨脹特性不同于其他膨脹劑,，受熱達(dá)到一定溫度時,，由于吸留在層間點陣中化合物分解，可膨脹石墨便開始膨脹,，稱為起始膨脹溫度,，在1000℃時膨脹達(dá)到很大體積。膨脹石墨制品體積可以達(dá)到初始時的200倍以上,。膨脹后的石墨稱為膨脹石墨或石墨蠕蟲,，由原鱗片狀變成密度很低的蠕蟲狀，形成了一個非常好的絕熱層,。石墨制品既是膨脹體系中的碳源,，又是絕熱層，能有效隔熱,，在火災(zāi)中具有熱釋放率低,，質(zhì)量損失小，產(chǎn)生的煙氣少的特點,。