石膏　 gypsum　 含水的层状结构硫酸盐矿物。化学式为Ca(H2O)2[SO4]。单斜晶系,空间群-A2/a。晶体呈板状、柱状;依(100)成加里双晶或燕尾双晶;依(101)成巴黎双晶;通常呈致密块状、纤维状、片状或土状。细粒块体者称雪花石膏;纤维状集合体又称纤维石膏。无色或白色,无色透明者称透石膏。常被氧化铁、黏土、有机质等染成浅褐色、黄色、灰色等。透明至半透明,玻璃光泽,解理面呈珍珠光泽;纤维状者呈丝绢光泽。解理{010}极完全,{100}、{011}中等。莫氏硬度1.5~2,性脆,密度2.3g/cm3。微溶于水。主要产于盐湖中,系化学沉积作用产物;能形成巨大矿层于石灰岩、红色页岩、泥灰岩、砂岩或黏土岩中,与硬石膏、石盐等共生或伴生。还可由硬石膏水化而成,或形成于硫化矿床氧化带及低温热液硫化矿床中。用于农业、建筑、水泥、陶瓷、医疗、造纸、化工等领域。

　石膏型铸造　 plaster mold casting　 采用石膏制作铸型进行浇铸的方法。用半水硫酸钙(熟石膏)作造型材料,将其浆料浇到模样周围,硬化后起模。将铸型加热烘干后浇铸金属即得铸件。常用来浇铸熔点较低的有色金属(如Au、Ag、Al、Cu)及其合金。其优点是铸件尺寸精度高、表面光洁、轮廓线条清晰。纯石膏铸型的缺点是强度低、透气性差、热膨胀系数大,故通常把石棉、滑石、陶土、石英砂和熟石膏混在一起制成浆料。为增大铸型的透气性,有时也加入一些活性剂,使之形成泡沫。石膏型铸造的缺点是费用较高、工序多而长、造型材料不能重复使用。

　石灰　 见生石灰(667页)。

　石榴斜长片麻岩　 garnet plagioclase gneiss　 由沉积岩和中性火成岩经中高级区域变质作用形成的富含斜长石和石榴子石的片麻岩。主要矿物为斜长石、石榴子石、石英、黑云母等,含少量角闪石、辉石等。常呈深灰、暗绿色。中粗粒花岗变晶结构或斑状变晶结构,片麻状构造。是鳞片石墨矿体的主要围岩之一。

　石棉　 asbestos　 纤维状硅酸盐矿物及纤维状氢氧化物矿物的总称,商业用词。常呈集合体出现。用机械方法可分离成极细的纤维,在火中不燃烧,故称石棉。包括链状结构硅酸盐的角闪石石棉、层状结构硅酸盐的蛇纹石石棉、层状结构氢氧化物的水镁石石棉。具有工业价值的有:①钠闪石石棉(又名青石棉或蓝石棉),化学式为Na2(Mg,Fe)3F[Si4O11]2(OH)2,浅蓝或浅蓝灰色;纤维耐酸能力强,但抗张强度差;主要产于蓝片岩中或经钠质交代的片岩中;②纤蛇纹石石棉(又名温石棉或低铁石棉),化学式为Mg6[Si4O10](OH)8。浅黄绿或蓝绿色。纤维抗张强度较高,但耐酸能力较差。产于蛇纹岩裂隙中。这两种石棉均可制成石棉制品,用于隔热、绝缘、防火等领域。蓝石棉还可以过滤有毒气体,是战略物资。

　石墨层间化合物　 graphite intercalation compound　 石墨具有层状结构,在层面内相邻碳原子通过牢固的共价键互相连接,层面间则由弱的范德华力结合,故化学物质可插入层间(插层)。由插层生成的化合物称为石墨层间化合物。已知碱金属、卤素及金属卤族化合物等与石墨反应可生成石墨层间化合物。

　石墨插层化合物LiC6　 graphite intercalated compound LiC6　 锂离子电池石墨负极材料的放电产物。以碳材料(包括石墨化程度较高的软碳和石墨化程度较低的硬碳)为锂离子电池负极,在锂盐的有机溶剂中,通过电化学嵌锂,锂离子会隔层逐渐嵌入到碳材料中的石墨原子层间,形成一系列阶结构(隔层嵌锂)的石墨插锂化合物LiCx(x>6)。如:三阶结构LiC18(相邻锂层之间隔三个碳原子层),随嵌锂量增加进而形成二阶结构的LiC12(见示意图)。继续嵌锂最终形成一阶结构的LiC6,石墨层间全部嵌锂,其中锂原子占据紧邻碳六元环中心的位置,石墨原子层间距由0.334nm增大为0.370nm。

不同阶的石墨插层化合物LiCx示意图

　石墨的辐照效应　 irradiation effect of graphite　 核辐射引起的石墨的性能变化。辐射对石墨性能的影响主要取决于中子能量、通量密度和注量、辐照温度、温度梯度和石墨的结构与类型。除了低温辐照引起的潜能积累(参见石墨的潜能)外,最重要的辐照效应是尺寸变化、热导率减小和蠕变速率增大。辐照温度小于300℃时,平行方向(平行于晶粒取向)收缩,垂直方向(垂直于晶粒取向)伸长,温度愈低,收缩和伸长量愈大。高于300℃辐照时,两个方向都收缩,平行方向的收缩大于垂直方向的。在相同注量下,一直到约900℃收缩随温度增加而减小,然后到1200~1400℃随温度增加而增加。注量进一步增加,收缩达最大值后反转并迅速伸长,垂直方向收缩最大值小于平行方向的。近各向同性石墨(α⊥/α‖≤1.1)两个方向尺寸变化差别较小。辐照显著减小石墨的热导率,随中子注量增加,热导率下降并逼近一个饱和值,其值随辐照温度增加而增加。当辐照引起的伸长开始时,热导率再次下降。辐照蠕变经历瞬态蠕变进入稳态蠕变阶段。稳态蠕变的蠕变应变随快中子注量和应力的增加呈线性增加,一般辐照蠕变起着抵消辐照各向异性收缩引起的内应力的作用。

　石墨电极　 graphite electrode　 一般指使用量大的炼钢用人造石墨电极,也包括电化学用电极、人造石墨电极、石墨电极板、光谱分析用电极、铝电解精炼电解槽用的炭材料。以石油焦、针状焦等为原料,沥青等作黏结剂,经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、石墨化、机加工等而制成。

　石墨黏土砖　 graphite clay brick　 用黏土熟料、结合黏土与石墨粉制成耐火砖。生产工艺与黏土砖类似,只是在烧成时需要气氛保护。

　石墨片麻岩　 graphite gneiss　 由富含有机质的沉积岩和火成岩经中级区域变质作用形成的含石墨的变质岩。是鳞片状石墨的主要岩石。主要矿物以斜长石、石英、石墨为主(含量50%~60%),其次为黑云母、辉石、角闪石等。细粒鳞片变晶结构,部分为纤维状花岗变晶结构,片麻状构造。岩石呈灰色、青灰色、黑灰色。石墨呈晶质鳞片状,部分为片状,略具定向排列,粒度一般为0.1~0.5mm,最大可达4mm,品位一般为3%~10%。

　石墨炔　 graphdiyne　 由1,3-二炔键将苯环共轭连接形成的具有二维平面网络结构的单原子层结构,也被看成是二维碳的同素异形体,同时具有sp、sp2和sp3三种杂化态。

　石墨烯表面修饰　 graphene surface modification　 石墨烯的表面修饰是指通过物理的或化学的方法在石墨烯的表面进行功能化修饰,以改善其分散性和可加工性。结构完整的石墨烯化学稳定性高,容易产生聚集,利用石墨烯表面修饰可以改善其分散性和可加工性。石墨烯的表面修饰分为共价键修饰和非共价键修饰两种。共价键修饰是利用石墨烯边沿及缺陷部位的高反应活性,通过化学氧化在其表面产生羧基、羟基和环氧键等活性基团,再利用化学反应对其进行表面共价键修饰。石墨烯的非共价修饰包含有π-π相互作用、疏水作用、氢键、静电作用等,石墨烯通过表面分子修饰获得分散稳定性。

　石墨烯层数鉴定　 graphene layer identification　 石墨烯层数是石墨烯各种性质的决定性因素之一。石墨烯的层数不同,其电子结构会发生显著的变化,石墨烯层数的鉴定十分重要。原子力显微镜是表征石墨烯片层结构的有效工具之一,可直接观察其表面形貌,测定其厚度,但效率低,且由于表面吸附物的存在,使其测得的厚度比实际值偏大。透射电镜对石墨烯层片边缘进行高分辨成像,也可以获得石墨烯的层数信息。拉曼光谱是表征石墨烯层数的一种无破坏性且相对有效的手段,其峰谱形状、宽度和位置与其层数相关。光学显微镜是快速简便表征石墨烯层数的一种有效辅助方法。

　石墨纤维增强体　 graphite fiber reinforcement　 石墨纤维亦称高模量碳纤维,将含碳量在90%以上的碳纤维在高温炉内以一定的升温速度(约200℃/h)惰性气体保护下,加张力于2500~3000℃热处理,形成纤维含碳量在99%以上具有层状六方晶格的石墨结构纤维。石墨化过程中,碳纤维中残留的非碳原子不断被驱除,形成的碳芳环平面逐渐增大,排列趋于规整,择优取向明显提高,逐渐由二维无规层状石墨结构向三维有序结构转化。晶体的增长及其尺寸取决于石墨化温度和含碳量。影响石墨化程度的主要因素有加张程度、介质、温度、时间及碳纤维的取向度等。石墨纤维质轻,耐热性高,热膨胀系数小,耐热冲击性好,抗燃性,导电性,耐化学性,耐水性,耐挠性及尺寸稳定性良好。在无氧情况下最高可耐3500℃,3650℃左右升华。P100和P120是两种典型石墨纤维,其力学性能分别是拉伸强度为2.45GPa,2.24GPa;拉伸模量为766GPa,830GPa;密度为2.16g/cm3和2.18g/cm3。石墨纤维可用于高温绝缘辐射屏罩。石墨纤维增强体主要用于结构复合材料,特别是先进复合材料的增强体。另外,石墨纤维的织物用聚四氟乙烯浸渍后,可作为密封功能复合材料用。