自然界中存在的單質碳(或稱純碳)數量非常少，只有三種同素異構體，即金剛石、石墨和炔炭(亦稱線型碳)。自然界中無煙煤是最近接純碳的物質，其含碳量為90~95%。在人類發展進程中，還逐漸生產和利用了木炭，炭黑和焦炭，它們也可屬于廣義的“炭素”物質，但它們與上述三種碳的同素異構體不同，并不具有明確的組成和結構，屬于無定形炭。
     石墨材料具有哪些特性？
石墨材料主要由多晶石墨構成，石墨是一種碳原子之間呈六角環形平面網格的多層疊合晶體。雖然石墨屬于無機非金屬材札但因它具有良好的熱、電傳導性而被稱為半金屬。石墨具有比某些金屬還要高的熱、電傳導性，同時具有遠比金屬為低的熱膨脹系數、很高的熔點和化學穩定性，這就使它在工程應用中具有重要的價值。石墨在非氧化性介質中是化學惰性的，具有很好的耐腐蝕性，除強酸和強氧化性介質外，石墨不受其他酸、堿、鹽的腐蝕，不與任何有機化合物起反應。石墨又是一種耐高溫材料，在高溫下石墨不會熔化，只是在常壓下于3350℃開始升華變成氣體。一般材料在高溫下強度逐浙降低，而石墨在2000℃以上其強度反而較常溫強度增大一倍。石是還具有良好的抗熱震性能。
     石墨具有很好的自潤滑性能，可以在忌油的場合作為抗磨潤滑材料使用。石墨對高能中子的俘獲截面小，而散射截面大，具有良好的中子減速性能，對中子輻射破壞的抵抗力強，可作為核反應堆中的減速材料和結構砌體。