石墨晶体是两向大分子层状结构，每一平面内的c原子都以c一c共价键相结合，层与层之间以较弱的范德华力相结合。石墨的层状结构十分典型，每一层片是一个碳原子层，层内碳原子之间以sp2杂化轨道成很强的共价键，即1个2s电子和2个2p电子杂化等价的杂化轨道，位于同一平面上，互相形成σ键，而二个未参加杂化的2p电子则垂直于平面，形成二键π。
石墨的这种层状结构使得层间存在一定的空隙。因此在一定条件下，某些反应物(如酸、碱、卤素)的原子(或单个分子)即可进入层间空隙，并与碳网平面形成层间化合物。这种插有层间化合物的石墨即为可膨胀石墨。碳原子层间以很弱的范德华力相联系，这种结构允许插层物质能够顺利地进入碳原层间而不破坏碳原子层内的六角网状结构，因此天然石墨是制备石墨插层化合物好的母体材料。
可膨胀性石墨薄片的膨胀特性不同于其他，受热达到一定温度时，由于吸留在层间点阵中化合物分解，可膨胀石墨生产厂家，可膨胀石墨便开始膨胀，称为起始膨胀温度，在1000℃时膨胀完全，达到体积。膨胀体积可以达到初始时的200倍以上。膨胀后的石墨称为膨胀石墨或石墨蠕虫，由原鳞片状变成密度很低的蠕虫状，形成了一个---的绝热层。膨胀石墨既是膨胀体系中的碳源，又是绝热层，能有效隔热，在火灾中具有热释放率低，损失小，产生的烟气少的特点。
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