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可设计性强等突出特点，因此，它在航天、航空、原子能等许多领域有较广泛的应用。且复合材料
可以通过选择纤维的种类、结构、数量和基体前驱体以及工艺条件来制备符合特定用途所要求的
性能和形状，因此其应用范围越来越广泛，也越来越受到人们的重视。碳-碳复合材料强度远远
大于石墨的，其尺寸稳定性好、耐冲击、抗热震性能好，其综合机械性能优于石墨。该材料可以通
过纯化处理，使金属杂质含量可控制在 5ppm

 

以下。

用作半导体、光伏产业用碳-碳复合材料热场产品，与传统石墨产品比较，具有以下突出优

点：﹙1﹚可以大幅度延长产品使用寿命，减少更换部件的次数，从而提高设备的利用率，减
少维修成本；﹙2﹚与传统石墨产品相比，可以做得更薄，从而可以利用现有设备生产尺寸更
长、更大直径的产品，可节约大量新设备投资费用，也使得其温度场更均匀；﹙3﹚由于其抗热
震性好，在反复高温热振条件下不易产生裂纹，从而避免了温度场的变化；﹙ 4﹚在拉制大直
径的产品时，传统石墨热场产品成型困难，而由于碳-碳复合材料具有优异的性能，目前国外拉
制大直径的产品时，较多地采用了碳-碳复合材料热场产品；﹙5﹚在直拉单晶炉采用碳-碳复合
材料作为隔热﹙热屏﹚，由于它的保温效果好，可比采用石墨材料节约一定的能耗﹙有的研究
成果提出可节省 20%

 

电能﹚。

根据中国电子材料行业协会的调研，尽管世界及我国在碳-碳复合材料替代在半导体、光伏

产业用石墨制品上取得不小的进展，但它普遍还存在着如下的问题：﹙ 1﹚制造成本目前还很
高﹙一般是石墨制品的一倍，甚至更高些﹚。﹙2﹚碳-碳纤维复合材料在制造中生产周期长，实
现大批量生产速度低下。﹙3﹚就国内的碳-碳纤维复合材料产品制造讲，国内的碳纤维材料仍基
本不能生产，需靠国外进口。﹙4﹚由于制造半导体、光伏产业用碳-碳纤维复合材料研发、生产的

 

历史还很短，在工艺上的成熟程度不够，因此某些项性能上仍有待提高。

 本调研报告，未包括半导体、光伏产业用碳-碳复合材料部分，又因它的发展，对今后的半

导体、光伏产业用石墨制品今后市场走势是有一定影响的，为此在报告本节内，加入此方面的内

 

容阐述。

  
2.

 

半导体、光伏产业用石墨制品概述

2.1

 

石墨的结构特性

碳﹙C﹚元素有三种异构体：一种是无定形碳，如木炭、焦炭、炭黑等；另两种是结晶形碳，

即石墨和金刚石。无定形碳经高温处理可转化为石墨。石墨在催化剂作用和高压、高温条件下又可

 

转化为金刚石。这也是人造石墨和人造金刚石的生产方法。碳元素的三种异构体，其原子的空间
排列各不相同。石墨属六方晶系，各层面由六角形环构成，层面与层面平行，呈有序的重叠晶体
结构；金刚石属立方晶系的四面体结构；而无定形碳虽有微晶，但没有像石墨那样的有序排列。 
石墨﹙graphite﹚是碳质元素结晶矿物，它的结晶格架为六边形层状结构。每一网层间的距离为
0.3354nm  

。

石墨晶体呈一种层状点阵，由许多碳原子，碳原子为 sp2 杂化态，它们互相平行重叠而成。

 

最常见的石墨晶体多属于六方晶系。晶体结构具有明显的各向异性。

  
2.2

 

石墨的主要物理特性

表 2-1 石墨的主要物理特性分子量

  

 

项目 主要物理特性

  

外观 色泽黑灰色，质软，具有金属光泽。

  

英文名称 Graphite 

  

分子式 C 

  

分子量 12.01 
CAS

  

登录号 7782-42-5 

EINECS

  

登录号 231-955-3 

  

莫氏硬度为 1～2 

          

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