碳的三種異構(gòu)體的原子的空間排列是不同的。石墨棒屬于六方晶體體系，每一層由六方環(huán)組成，每一層相互平行，呈現(xiàn)有序重疊的晶體結(jié)構(gòu);金剛石屬于立方晶系的四面體結(jié)構(gòu)。另一方面，無定形碳有微晶，但不像石墨那樣有序排列。由碳制成的非金屬材料碳有三種異構(gòu)體:一種是無定形碳，如木炭、焦炭、炭黑等。另一種是晶體碳、石墨和金剛石。非晶態(tài)碳經(jīng)高溫處理可轉(zhuǎn)化為石墨。石墨在催化劑和高壓、高溫的作用下可轉(zhuǎn)化為金剛石。這也是人造石墨和鉆石的生產(chǎn)方法。

分類:機械工程中常用的碳、石墨按其組織結(jié)構(gòu)可分為碳材料和石墨材料。含碳原料以石油焦和煙焦為原料。以煤為粘結(jié)劑，揉捏、壓制、加熱、碳化。石墨按來源可分為天然石墨和人造石墨(含特種石墨)。天然石墨也有兩種形式:鱗片狀和土狀。人造石墨是以碳材料為原料，經(jīng)過2500℃以上的高溫石墨化而成。特種石墨是用普通石墨或其他有機材料經(jīng)熱壓和特殊工藝制成的。例如，玻璃碳由熱固性樹脂經(jīng)特殊熱處理制成;高溫下碳?xì)浠衔锓纸獬练e形成的熱解石墨;天然鱗片石墨經(jīng)酸處理后經(jīng)高溫膨脹制成的柔性石墨，合成纖維制成的碳纖維和石墨纖維。