石墨的热传导(heat conduction of graphite)
石墨体内存在温度梯度时，热量从高温处向低温处的流动。表征石墨导热能力的参数是热导率。热导率入是单位时间内、单位面积上通过的热量q(热流密度)与温度梯度grad T之间的比例系数。
q=–λgrad T
(1)式中负号表示热流方向与温度梯度方向相反。式(1)常称为热传导的傅里叶定律。假如垂直于x轴方向的截面积为ΔS，材料沿x轴方向温度梯度为dT/dx，在Δτ时间内，沿x轴正方向流过ΔS截面的热量为ΔQ，在稳定传热状态下，式(1)具有如下的形式：
(2)热导率的法定单位是W·m·K。对于不稳定传热过程，即物体内各处温度随时间而变化。与外界无热交换，本身存在温度梯度的物体，随着时间的推移，温度梯度会趋于零，即热端温度不断降低和冷端温度不断升高，最终达到一致的平衡温度。在这种不稳定传热过程中，物体内单位面积上温度随时问的变化率为：

(3)式中τ为时间，ρ为密度，cp为质量定压热容。λ/ρcp常称为石墨的热扩散率或导温系数，常用单位为cm/s。

热传导是通过导热载体的运动来实现的。石墨的导热载体有电子、声子(晶格振动波)、光子等。石墨的热导率可表示为各种导热载体的贡献的迭加：
(4)式中vi、li、ci分别为导热载体i的运动速度、平均自由程和单位体积的比热容。石墨的各种导热载体之间又相互作用、相互制约。例如不同频率的声子之间互相碰撞、产生散射，声子与晶界、点阵缺陷和杂质之间也产生散射，影响其平均自由程。因此，石墨的热传导是一个极为复杂的物理过程。理论上准确预测各种石墨的热导率数值及其随温度的变化，虽然有过长期的艰苦工作，但仅取得了有限的成绩。粗略地说，在常温和不太高的温度下(小于2000K)，声子热导率占压倒优势，电子及光子的热导可以忽略不计。在极低温度下(小于10K)电子热导才占有一定的分量。光子热导要在很高的温度下(2000K以上)才开始出现。石墨的热导率随其电导率的增大而升高(见威德曼·弗朗兹定律)。
单晶
石墨单晶 纯净的天然鳞片石墨、高定向热解石墨，这些石墨晶体，缺陷较少而且尺寸较大，一般可认为是较完善的石墨单晶。对这类石墨的热导有过相当多的研究。在压应力下，经过3000K以上处理的热解石墨，其体积密度为2.25g/cm，接近单晶的理论密度2.266g/cm，其(002)衍射峰半宽角展只有0.4°(镶嵌角)，也十分接近于理论值零度。这种石墨的热导率见表1。这些数值一般认为可代表单晶石墨的相应数值。沿两个主方向的热导率：沿层面的记为λa，沿垂直于层面的则记为λc。

在常温下λa比λc大200倍左右。温度升高，这个比值有所下降，但仍然很大。所以由微晶组成的多晶石墨，其热导为微晶层面热导率λa所控制，λc几乎可不予考虑。天然鳞片石墨的λa在常温下为280～500W/(m·K)之间，比值λa/λc在3～5之间，可见其晶体的完善程度远不如高定向热解石墨。

晶体结构高度规整的热解石墨，La在2000nm以上，由低温到高温，其导热率随温度的变化呈钟罩形。
在温度远低于石墨晶体层面热导的特征温度θλ下：
λa∝exp(–θλ/bT) (5)
式中b约等于2，θλ有时称做德拜温度，但与表征热容的德拜温度不同(见炭质材料和石墨材料的热容)。在温度远高于θλ时，则有
λa∝T(6)
按式(5)，在低温下，λa随温度T的增高而上升；按式(6)，在高温下，λa则随温度的增高而下降。在低温和高温之间，(5)、(6)两式都起作用，在这两种作用互相匹敌时，λa达到最大值。这就是形成钟罩形曲线的原因。
在不太低的温度下，石墨晶体的导热载体是声子，式(3)可简化为：

λ=γρcVvl (7)式中ρ为密度，cV为质量定容热容，v为声子传播速度，l 为声子两次散射或碰撞之间的平均自由程，γ为比例系数。在低温下，l的大小由晶界散射所制约，l的大小与微晶的尺寸相当。所以λa～T曲线峰值的高度和位置为石墨晶体的尺寸(微晶a向直径La)所控制。热解石墨的退火温度越高，晶体越完善，La随之增大，因而热导率λa增高，峰值增大，峰位向低温侧移动。

两种石墨晶体，晶粒a向直径分别为La.1和La.2，热导率峰位分别为Tm.1和Tm.2，这些参数之间有如下关系：
(8)提供了一种由热导率数据估算La的方法。由这种方法得到的La数值与由X光衍射法的大体相当。
热导椭球
晶体两个主方向的热导率为λa和λc，沿任一方向Ф的热导率为λФ，Ф为这一方向与晶轴c的交角，有
λФ=λasinФ+λccosФ (9)
式(9)pT形象地用以长径为旋转轴的一个旋转椭球来表示。椭球的半长径为λc，半短径为λa。这一椭球称为石墨的热导椭球。在任一方向的热导率λФ，可由椭球在该方向上的半径γФ来表示：
λФ=1/γФ(10)
在该方向上的半径越短，热导率越大。
多晶石墨

多晶石墨的热导率为众多因素所左右：骨料与黏结剂的种类和配比、成型条件、热处理温度等制造工艺有显著的影响；微晶的尺寸与分布、孔隙的数量和形状等结构因素，其影响尤为突出。不同石墨品种之间，热导率千差万别，即使同一种石墨，不同批次之间也有相当大的差异。影响因素虽多，但控制热导率的基本规律不变。在以声子热导为主的温度区界内，仍为式(7)所表明的规律所控制。

多晶石墨由众多的微晶组成。多晶石墨的热导通过微晶的层面传递(a向热导)，因为微晶的λa比λc约大两个数量级，c向热导可忽略而不计。在中等温度下，微晶的λa主要为两种散射过程所控制：1.晶界散射所控制的热导λB，微晶尺寸La越大，λB越大。2.声子间互相碰撞引起的散射所控制的热导λu，温度越高，这种散射越强烈，λu随温度的增高而减小。λa、λB、λu之间有如下关系：
1/λa=1/λB+1/λu
(15)在任一方向(x方向)的热导率λx取决于多晶石墨中微晶的取向和分布。由于热量传递的路径蜿蜒曲折，微晶之间还可能存在非晶态及不完善的晶态炭素物质，过渡性炭素物质，λx与λa之间的关系中应列入一个校正系数αx，即：
(16)由理论分析，λu随温度的变化数据列在表3中。再把不同温度下热导率的实测数据与理论式(16)比较，即可得到λB和αx。对一种挤压成型的核石墨PGA和模压成型的ZTA石墨。