چرا می توان مواد کک مانند کک نفتی را به گرافیت تبدیل کرد و چه شرایطی برای تبدیل لازم است؟ درک این مشکل برای تسلط بر فرآیند تولید گرافیتی ورق های گرافیتی آموزنده است.
گرافیت کربن کریستالی است، در حالی که زغال سنگ عمومی کربن بی شکل - کربن آمورف است. در اینجا به معرفی بیشتر تفاوتهای ریز ساختار بین این دو میپردازیم.
با مشاهده گرافیت طبیعی با میکروسکوپ الکترونی می توان دریافت که گرافیت یک کریستال چند لایه چندلایه از ورقه های حلقه شش ضلعی- بین اتم های کربن است. نظم چینش خاصی بین لایه های میانی بدنه لایه ای این کریستال وجود دارد. یک گوشه از حلقه شش ضلعی در لایه بالایی بدنه لایه ای در مرکز حلقه شش ضلعی لایه مجاور بدنه لایه قرار دارد. لایه اول کاملاً متقارن با لایه سوم و لایه دوم کاملاً متقارن با لایه چهارم است. لایه های مجاور کاملاً متقارن با یکدیگر هستند. فاصله 3.354 آنگستروم است (نکته آنگستروم واحد اندازه گیری طول موج امواج نور مرئی است که برابر با یکصد میلیونیم 1 سانتی متر یعنی A=10_8 سانتی متر است). فاصله بین دو اتم کربن مجاور در هر ساختار حلقه شش ضلعی بدنه ورق 1.42 آنگستروم است.
از نقطه نظر شیمیایی، کربنهای قابل گرافیتپذیری آسان مانند کک نفتی و پیچ کک، ترکیبات پلیمری آلی پیچیده با حلقههای متراکم هیدروکربنی آروماتیک به عنوان واحد ساختاری پایه هستند. به دلیل دمای کک سازی متفاوت، وزن مولکولی این ترکیبات پلیمری نیز متفاوت است.
آنها ویژگی های مشترکی دارند، یعنی هر چه دمای کک سازی بالاتر باشد، وزن مولکولی بیشتر است، و ترکیبات پلیمری با حلقه های متراکم هیدروکربنی آروماتیک به عنوان واحدهای ساختاری اولیه در هنگام تشکیل ماکرومولکول ها ابتدا در جهت صفحه ایجاد می شوند. در دمای کلسینه، اگرچه این ترکیب پلیمری با حلقه های متراکم هیدروکربنی آروماتیک به عنوان واحد ساختاری پایه به ادغام در جهت صفحه ادامه می دهد، وزن مولکولی بزرگتر و بزرگتر می شود و عناصری مانند هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن به تدریج کاهش می یابد.
با این حال، هیچ ترتیب منظم همپوشانی بین بسیاری از مولکولهای مسطح وجود ندارد. اگرچه برخی در حال حاضر وارد حالت آرایش شده اند، فاصله بین لایه های ماکرومولکول های مسطح زیاد است، بنابراین آنها خواص فیزیکی گرافیت طبیعی را نشان نمی دهند.