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碳元素的3種異構體，其原子的空間排列各不相同。石墨屬六方晶系，各層面由六角形環構成，層面與層面平行,呈有序的重疊晶體結構;金剛石屬立方晶系的四面體結構;而無定形碳雖有微晶，但沒有像石墨那樣的有序排列。由碳元素組成的一類非金屬材料。碳元素有3種異構體：一種是無定形碳，如木炭、焦炭、炭黑等;另兩種是結晶形碳，即石墨和金剛石。無定形碳經高溫處理可轉化為石墨。石墨在催化劑作用和高壓、高溫條件下又可轉化為金剛石。這也是人造石墨和人造金剛石的生產方法。 　　分類：在機械工程中經常采用的碳和石墨，按組織結構可分為碳質材料和石墨材料。碳質材料是以石油焦、瀝青焦為原料。煤瀝青為粘結劑，經過混捏、壓制成形、加熱碳化而成。石墨按來源可分為天然石墨、人造石墨(包括特種石墨)兩種。天然石墨還有鱗狀和土狀兩種形態。人造石墨是由碳質材料再經2500℃以上高溫石墨化處理而成。特種石墨是用一般石墨經熱壓加工處理，或采用其他有機原料和特殊工藝而獲得。例如以熱固性樹脂經特殊熱處理而成的玻璃碳;以碳氫化合物在高溫下分解、沉積而成的熱解石墨;以鱗狀天然石墨經過酸處理，然后在高溫下高度膨脹而成的柔性石墨，以及以合成纖維制成的碳纖維和石墨纖維等。