作为一种新型功能性碳素材料，膨胀石墨（Expanded Graphite，简称EG）是由天然石墨鳞片经插层、水洗、干燥、高温膨化得到的一种疏松多孔的蠕虫状物质。EG除了具备天然石墨本身的耐冷热、耐腐蚀、自润滑等优良性能以外，还具有天然石墨所没有的柔软、压缩回弹性、吸附性、生态环境协调性、生物相容性、耐辐射性等特性。早在19世纪60年代初，Brodie将天然石墨与硫酸和硝酸等化学试剂作用后加热，发现了膨胀石墨，然而其应用则在百年之后才开始。从此，众多国家就相继展开了膨胀石墨的研究和开发，取得了重大的科研突破。

膨胀石墨遇高温可瞬间体积膨胀150~300倍，由片状变为蠕虫状，从而结构松散，多孔而弯曲，表面积扩大、表面能提高、吸附鳞片石墨力增强，蠕虫状石墨之间可自行嵌合，这样增加了它的柔软性、回弹性和可塑性。

简介

石墨晶体是两向大分子层状结构，每一平面内的C原子都以C一C共价键相结合，层与层之间以较弱的范德华力相结合。石墨的层状结构十分典型，每一层片是一个碳原子层，层内碳原子之间以sp2杂化轨道成很强的共价键，即1个2s电子和2个2p电子杂化等价的杂化轨道，位于同一平面上，互相形成σ键，而二个未参加杂化的2P电子则垂直于平面，形成二键π。石墨的这种层状结构使得层间存在一定的空隙。因此在一定条件下，某些反应物（如酸、碱、卤素）的原子（或单个分子）即可进入层间空隙，并与碳网平面形成层间化合物。这种插有层间化合物的石墨即为可膨胀石墨。碳原子层间以很弱的范德华力相联系，这种结构允许插层物质能够顺利地进入碳原层间而不破坏碳原子层内的六角网状结构，因此天然石墨是制备石墨插层化合物最好的母体材料。可膨胀石墨是一种利用物理或化学的方法使非碳质反应物插入石墨层间，与炭素的六角网络平面结合的同时又保持了石墨层状结构的晶体化合物。它不仅保持石墨优异的理化性质，而且由于插入物质与石墨层的相互作用而呈现出原有石墨及插层物质不具备的新性能。插有层间化合物的石墨在遇到高温时，层间化合物将分解，产生一种沿石墨层间C轴方向的推力，这个推力远大于石墨粒子的层间结合力，在这个推力的作用下石墨层间被推开，从而使石墨粒子沿C轴方向高倍地膨胀，形成蠕虫状的膨胀石墨l2]。石墨层与层之间可“嵌”入化学物质而具有可膨胀性。如可采用硫酸处理石墨，干燥后石墨在高温下膨胀，这是由于硫酸分子“嵌”入石墨层所致。

发展
膨胀石墨的几个发展方向如下：
1、特殊用途的膨胀石墨
实验表明，石墨蠕虫具有吸收电磁波的功能，这一性质使膨胀石墨具有很高的军事应用价值。美国军队和我军都已进行了这方面的试验研究。这种膨胀石墨必须满足以下要求：（1）起始膨胀温度低，膨胀体积大；（2）化学性质稳定，储存5年，膨胀倍率基本不衰减；（3）膨胀石墨表面呈中性，对弹壳无腐蚀。
2、颗粒膨胀石墨
小颗粒膨胀石墨主要指300目的可膨胀石墨，其膨胀容积为100ml/g，该产品主要用于阻燃涂料，其需求量很大。
3、高起始膨胀温度的膨胀石墨
高起始膨胀温度的膨胀石墨起始膨胀温度为290-300℃，膨胀容积≥230ml/g。这类膨胀石墨主要用于工程塑料和橡胶的阻燃，该产品已由河北农业大学研制成功并申请了国家专利。

4、表面改性石墨

膨胀石墨作阻燃材料时，涉及到石墨与其他组分的相溶性问题，由于石墨表面的矿化度很高，它既不是亲油性物质，也不是亲水性物质。所以必须对石墨表面进行改性才能解决石墨与其他组分的相溶性问题。有人曾提出将石墨表面变白，即在石墨表面覆盖一层坚固的白色薄膜，这是一个很难解决的问题，涉及膜化学或表面化学的问题，实验室可能做到，工业化存在难题。此类白色可膨胀石墨主要用来做阻燃涂料。
5、低起始膨胀温度、低温膨胀石墨
此类膨胀石墨开始膨胀的温度为80-150℃，600℃时膨胀容积达250ml/g。制备满足这一条件的可膨胀石墨难点在于：（1）选择合适的插层剂；（2）烘干条件的控制和掌握；（3）水分的测定；（4）环保问题的解决。当前，低温可膨胀石墨的制备还在实验阶段。