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可膨脹石墨的石墨晶體具有由碳元素組成的六角網平面層狀結構.層平面上的碳原子以強有力的共價鍵結合,而層與層間以范德華力結合,結合非常弱,而且層間距離較大.因此,可膨脹石墨在適當的條件下,酸,堿金屬,鹽類等多種化學物質可插入石墨層間,并與碳原子結合形成新的化學相——石墨層間化合物.這種層間化合物在加熱到適當溫度時,可瞬間迅速分解,產生大量氣體,使石墨沿軸方向膨脹成蠕蟲狀的新物質,即膨脹石墨.這種未膨脹的石墨層間化合物就是可膨脹石墨.