簡介
氟化石墨是碳和氟直接反應而製得的一種石墨層間化合物。其化學結構式可用（Cfx）n來表示。其中X為不定值，大小為0＜X＜1.25。
氟化石墨是一種新型功能材料，具有很低的表面自由能，並且其熱穩定和化學穩定性好，主要用作固體潤滑劑，保護劑和電極活性材料。氟化石墨是石墨的深加工產品，20世紀70年代形成生產能力，套用領域尚處開拓階段。由於氟化石墨具有許多優異性能，因此在軍事、航空、航天、冶金、機電、化工等領域套用非常廣泛。
研究歷史
1914年RUH等通過控制爆炸和燃燒反應合成了灰色的氟化石墨-CF0.29，到了四十年代Ruidorff通過嚴密控制反應溫度合成CF0.67~0.985氟化石墨，1948年美國人potim等在420~4500C條件下合成了（CF1.04）n高氟化度石墨。但早期的研究停留在合成產物的射線分析上，至於其他物化性質及開發利用研究還是近期的事，特別是美國NASA報導了氟化石墨優異的潤滑性能的研究成果以及氟化石墨作為高能電池性能的研究結果，氟化石墨作為高能電池活性物質重要材料引起了國內外研究工作者的注意，使得以其為中心的研究十分活躍。
結構
由於石墨呈層狀結構，層面內碳原子間距 1.4Å，通過共價鍵牢固地連結在一起，而層面間碳原子間距為 3.35 Å，其間僅有微弱的范德華力作用，因而石墨層間易插入異類物質而形成石墨層間化合物。當石墨層問插入物為氟時，可形成的石墨層間化合物即為氟化石墨。 氟化石墨隨其中氟碳比的差異而具有不同特性，但只有氟碳比不小於1的氟化石墨( CFx ) 才具有良好的化學、熱壓穩定性。在這種氟化石墨中， 氟與碳原子的2Pz電子形成共價鍵，層面內碳原子間距增至1.52 Å，並且層面發生彎曲，從而失去石墨的導電性，成為絕緣體；同時，由於氟原子的電負性，使層間碳原子間距由3.35 Å伸展至 7.O8 Å，導致層間能大大降低，潤滑性能顯著提高，所以，氟化石墨是典型的分子晶體。
理化性質
氟化石墨是一種白色固體粉末狀物質， 密度為 2.58×103 kg/m3 ，具有低表面能、高潤精性與電活性，吸收熱中子斷面積比其它封料小等性質。氟化石墨的性質隨分子式中碳和氟的比值不同而不同。CF（1-1.25）稱為高氟化度石墨CF（0.5-0.99）被稱之為低氟化度石墨顏色隨著氟含量的增加，由灰黑色變為雪白色，高氟化度石墨具有優良的熱穩定性，是電和熱的絕緣體，不受強酸和強鹼的腐蝕，潤滑性能超過MoS2和鱗片石墨，試驗證明，在任意溫度下，其磨損壽命優於MoS2作為潤滑臘的添加劑，能顯著提高部件的支承負荷和降低潤滑部件的表面溫度。低氟化度氟化石墨外觀為灰黑色熱穩定性較差，一般不作潤滑劑使用氟化石墨具有較大的潤濕接觸角和、及較低的表面能。
合成方法
氟化石墨的合成方法大體分為高溫合成法(又稱氣相法)、低溫合成法(又稱固相法)和電解合成法。低溫合成法是最常見的生產工藝。 具體方法如下：
直接合成法
將固體碳和氣體氟在的範圍內加熱合成。這一工藝其原料只涉及固體碳和氣體氟兩種，外界條件只有溫度。反應效果的好壞，只和反應物本身和反應條件有關，是最早的合成方法。
催化合成法
在石墨和氟的反應系統中，如果有微量的金屬氟化物存在時，則在低於.的條件下也能合成氟化石墨。金屬氟化物在這裡起到了“催化”作用。製得的氟化石墨中，含有微量的金屬氟化物。雖然量微，卻改變了氟化石墨的性質，特別是導電率提高了一個數量級。所用設備和直接合成法相同。不過對所用的原料純度要求比較高。
固體與固體合成法
前面兩種方法都是固體石墨和氣體氟合成，氣體氟是極毒物質，腐蝕性極強，在高溫下反應，生產很不安全。日本有人研究出用固體含氟聚合物和石墨混合，在惰性氣體中，加熱至259.製得氟化石墨。這一合成方法，為安全生產氟化石墨提供了良好的條件，合成反應是在管式電爐中的石英管內進行的。
電解法
將碳素或石墨材料在無水氫氟酸中電解，就可生成新的氟化石墨。具體的說，在陽極和陰極之間使氫氟酸循環，這樣可以連續地合成氟化石墨。本方法是在循環式電解裝置中完成的。電解過程的進行，是通過控制反應液的濃度、反應溫度和導電劑添加量等實現的。
合成工藝流程
隨固體碳原料的不同略有區別。下面分兩種情況介紹：
以石墨為原料的工藝流程
石墨水混合———脫水———乾燥———爐內反應———冷卻———產品聚四氟乙烯
工藝條件：石墨水溶液和聚四氟乙烯按1混合後，進行脫水乾燥入管式電爐加熱合成，經取出冷卻即得氟化石墨。加熱合成，反應效果最好。當然聚四氟乙烯類原料，必須進行微粉碎後，才能和石墨水溶液混合。
以碳黑為原料的工藝流程
碳黑混合———壓片———管式電爐———冷卻———成品聚四氟乙烯
工藝條件：將聚四氟乙烯和碳黑細粉按重量比5：1混合，再加壓成形為片狀，然後第一篇石墨與炭素製品分類加工的常用數據與計算入管式電爐並通氬氣適量，爐溫升到，反應後取出冷卻，即得到粉狀的氟化石墨。
套用領域
氟化石墨的表面吉布斯自由能、層間能非常小。因而具有獨特的潤滑性、疏水疏油性， 而且其化學、熱穩定性也很優異，故可用作固體潤滑劑、 防水防油劑、防污劑等。另外，氟化石墨可作為電池活性物質，它能夠增加電池的貯存壽命，並能用於製造高能的原電池。
