膨胀石墨是一种新型功能碳材料。蠕虫状物质，所以也叫蠕虫石墨。19世纪60年代初，布罗迪用硫酸、硝酸等化学试剂加热天然石墨，发现了膨胀石墨。

膨胀石墨的结构与性能

从外观上看，膨胀石墨是一种疏松、多孔、柔软的材料，比重特别小，比表面积很大，一般可达50-200m2/g，孔径以中大孔径为主。宏观上，石墨蠕虫由多个& ldquo微蜂窝& rdquo结合在一起形成；从微观结构上看，微孔中有许多微孔，形成了丰富的膨胀石墨孔结构。

膨胀石墨的特殊结构和特性使其具有天然石墨的性质和其他优良性能:①耐压性强，具有柔韧性、可塑性和自润滑性；②耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐辐射；③极强的地震特征；④极高的电导率；⑤抗老化、抗扭曲特性强。

膨胀石墨的制备

目前，膨胀石墨主要由天然鳞片石墨经插层处理、水洗、干燥和高温膨胀制成。

由石墨制备可膨胀石墨

石墨晶体是由碳构成的六方网状平面层状结构。但层间结合力为范德华力，较弱，层间距离较大。因此，在适当的条件下，酸、碱金属、盐和其他化学物质可以插入石墨层之间，并与碳原子结合形成可膨胀的石墨。

可膨胀石墨

由天然石墨制备可膨胀石墨的方法包括化学氧化法、电化学法、超声波氧化法、气相扩散法等。

化学氧化法是将氧化剂、插层剂和鳞片石墨混合，在一定温度下充分反应，然后洗涤、干燥。在制备过程中，氧化剂和插层剂的种类和浓度、反应温度和时间都是影响膨胀石墨性能的重要因素。化学氧化法是工业上应用最广泛、最成熟的方法。目前，浓硫酸主要用于化学氧化法制备可膨胀石墨。

由可膨胀石墨制备膨胀石墨

可膨胀石墨的膨胀是利用瞬间高温使插层气化，产生膨胀力，使石墨片层分离，体积膨胀。根据加热方式的不同，可分为高温加热膨胀和微波膨胀。

爆炸法直接制备膨胀石墨

爆炸法制备膨胀石墨通常使用氯化钾、硝酸锌和硝酸锌。2H2O、HClO4等。被用作膨胀剂以与石墨制成混合物或烟火组合物。加热或点燃后，利用烟火药低速爆炸产生的热量，同时生成氧化相和插层，从而产生石墨& ldquo爆炸& rdquo膨胀石墨是通过配方膨胀制备的。

膨胀石墨的发展方向

1特殊用途的膨胀石墨

实验表明，石墨蠕虫可以吸收电磁波，这使得膨胀石墨具有很高的军事应用价值。美军和我军都进行过这方面的实验研究。这种膨胀石墨必须满足以下要求:(1)初始膨胀温度低，膨胀体积大；(2)化学性质稳定，储存5年后膨胀率基本不衰减；(3)膨胀石墨表面呈中性，对壳体无腐蚀。

2粒状膨胀石墨

小膨胀石墨主要指300目可膨胀石墨，其膨胀体积为100ml/g，该产品主要用于阻燃涂料，需求量很大。

3具有高初始膨胀温度的膨胀石墨

初始膨胀温度高的膨胀石墨的初始膨胀温度为290-300℃，膨胀体积& ge230毫升/克.这种膨胀石墨主要用于工程塑料和橡胶的阻燃剂。该产品已由河北农业大学研发成功，并申请了国家专利。

4表面改性石墨

当膨胀石墨用作阻燃材料时，涉及到石墨与其他组分的相容性。因为石墨表面高度矿化，既不亲油也不亲水。因此，必须对石墨表面进行改性，以解决石墨与其他组分的相容性问题。有人建议将石墨表面增白，即在石墨表面覆盖一层坚固的白色薄膜。这是一个难题，涉及膜化学或表面化学。实验室可能做得到，产业化很难。这种白色可膨胀石墨主要用作阻燃涂料。

5低初始膨胀温度，低温膨胀石墨

这种膨胀石墨的初始膨胀温度为80-150℃，600℃时膨胀体积达到250ml/g。制备满足这一条件的可膨胀石墨的难点在于:(1)选择合适的插层剂；(2)干燥条件的控制和掌握；(3)水分的测定；(4)环境问题的解决。