固相炭化形成易石墨化炭(formation of graphitizable carbons via solid-phase carbonization)

具有預先分子排列秩序化的有機固體，在經室溫到800～1000℃的升溫處理后，形成了具有易石墨化結構的固體炭。直到20世紀80年代初為止，炭素材料科學一直認為凡是經由固相炭化生成的固體炭都是難石墨化炭。常見的例子是木炭，酚醛樹脂及其他有機聚合物經炭化生成的炭，都屬難石墨化之列。

20世紀80年代初以來，研究者將某些縮合系高分子化合物如芳香性聚酰亞胺和聚噁二唑(見圖)，預先制成厚度為25～50μm的薄膜，經雙夾板約束炭化和石墨化(3000℃)處理后，制得具有一定柔性的高石墨化度石墨薄膜，其X光衍射結構參數(shù)d002值十分接近單晶石墨，經測定具有極高導電性能(電導率約104s/cm)。研究表明，這種高聚物在成膜過程中形成了平面分子沿膜表面的擇優(yōu)定向，分子排列類似于近晶相液晶。此膜在炭化時，化學反應進行于膜平面方向的相鄰大分子之間，致使在炭化時生成的碳網層面都和膜表面相平行，于是便創(chuàng)造了一種類似于熱解炭中碳網層面配置的亂層碳結構。從而，關于固相炭化必定導致難石墨化炭的結論遂被否定。只要炭化前軀體本身具備分子排列的規(guī)則結構(如生成近晶相液晶)，在固相炭化過程中，這種原料分子結構轉化成粗糙平行排列的碳網層面配置，必能在石墨化后生成石墨質的三維規(guī)則結構。