碳元素的3種異構(gòu)體，其原子的空間擺放各不相同。石墨屬六方晶系，各層面由六角形環(huán)構(gòu)成，層面與層面平行,呈有序的堆疊晶體結(jié)構(gòu);金剛石屬立方晶系的四面體結(jié)構(gòu);而無定形碳雖有微晶，但沒有像石墨那樣的有序擺放。由碳元素組成的一類非金屬材料。碳元素有 3種異構(gòu)體：一種是無定形碳，如木炭、焦炭、炭黑等;另兩種是結(jié)晶形碳，即石墨和金剛石。無定形碳經(jīng)高溫處理可轉(zhuǎn)化為石墨。石墨在催化劑效果和高壓、高溫條件下又可轉(zhuǎn)化為金剛石。這也是人工石墨和人工金剛石的出產(chǎn)辦法。
        分類：在機(jī)械工程中常常選用的碳和石墨，按安排結(jié)構(gòu)可分為碳質(zhì)材料和石墨材料。碳質(zhì)材料是以石油焦、瀝青焦為材料。煤瀝青為粘結(jié)劑，通過混捏、限制成形、加熱碳化而成。石墨按來歷可分為天然石墨、人工石墨(包含特種石墨)兩種。天然石墨還有鱗狀和土狀兩種形狀。人工石墨是由碳質(zhì)材料再經(jīng)2500℃以上高溫石墨化處理而成。特種石墨是用一般石墨經(jīng)熱壓加工處理，或選用其他有機(jī)材料和特別工藝而獲得。例如以熱固性樹脂經(jīng)特別熱處理而成的玻璃碳;以碳?xì)浠衔镌诟邷叵路纸?、堆積而成的熱解石墨;以鱗狀天然石墨通過酸處理，然后在高溫下高度脹大而成的柔性石墨，以及以合成纖維制成的碳纖維和石墨纖維等。