当今世界，炭素材料在电池电化学材料检测领域越来越吃香了，尤其是现在的香饽饽“石墨烯材料”，几乎成为未来新能源实现技术瓶颈突破的关键。从广义上讲，炭素材料是指有机物炭化后形成的材料， 如炭纤维、石墨块、炭电极、活性炭等。从用途上讲，炭素材料大致可分为冶金用炭素制品、化工用炭素制品、电工机械用炭素制品、铝生产用炭素纸制品、特种炭素制品等。

这里给大家普及一个概念，“炭素材料”非“碳素材料”，这是两个类别的产品。碳素材料里面的“碳”是元素，如碳键，二氧化碳，渗碳等，碳素材料是指含碳元素在99.9%以上的物质，如碳纳米管、 碳60等“炭素材料”里面的“炭”则是指以含碳元素为主的其他物质和材料，如煤炭、焦炭、炭黑、炭纤维等。简单来讲，一个是元素的概念，一个是物质的概念，大家还是要理清两者的区别。

一、炭素材料种类

我国对炭素材料的种类进行了明确区分，依据可参考GB/T1426-2008《炭素材料分类》，从大类上，炭素材料种类主要如下：

1.炭素材料原料 

2.冶金用石墨制品类 

3.冶金用炭制品类 

4.冶金用炭糊类 

5.电工机械用炭素材料类 

6.化工用炭素材料类 

7.特种石墨制品类 

8.特种炭制品类 

9.炭纤维及其复合材料类 

10.纳米炭材料类 

二、粗糙度对炭素材料的重要性

为什么讲表面粗糙度对炭素材料制品很重要呢？那是因为炭素材料制品一般成品在表面耐磨性、抗腐蚀性、疲劳强度，包括密封性能、导热性能等方面都有着明确要求，而表面粗糙度对于这些性能都会产生直接或间接的影响。所以，炭素材料制品在做质量评定时，一般都会把表面粗糙度列到检测项目之中。当然“表面粗糙度”也就成为炭素材料在生产、加工和验收过程中一项必不可少的质量检测指标。

国家为了方便企业对炭素的各项指标检测，特意为每个指标都制定了相关检测方法标准。参考如下：

GB/T1429-2009        炭素材料灰分含量的测定方法

GB/T1431-2019        炭素材料耐压强度测定方法

GB/T24203-2009        炭素材料真密度、真气孔率测定方法煮沸法

GB/T24525-2009        炭素材料电阻率测定方法

GB/T24526-2009        炭素材料全硫含量测定方法

GB/T24527-2009        炭素材料内在水分的测定

GB/T24528-2009        炭素材料体积密度测定方法

GB/T24529-2009        炭素材料显气孔率的测定方法

GB/T3074.1-2021        炭素材料抗折强度测定方法

GB/T37588-2019        炭素材料氮含量的测定杜马斯燃烧法

GB/T38338-2019        炭素材料断裂韧性测定方法

GB/T39535-2020        炭素材料肖氏硬度测定方法

GB/T40406-2021        炭素材料压缩静态弹性模量和泊松比测定方法

GB/T8721-2019        炭素材料抗拉强度测定方法

GB/T8722-2019        炭素材料导热系数测定方法

GB/T9973-2006        炭素材料透气度试验方法

GB/T8719-2009        炭素材料及其制品的包装、标志、储存、运输和质量证明书的一般规定

YB/T5147-2017        炭素材料硼含量的测定姜黄素-草酸比色法

YB/T5189-2007        炭素材料挥发分的测定

YB/T917-2017        炭素材料钒含量的测定3,3-二甲基联萘胺比色法

从这十几个国家标准及行业标准，我们可以看出，国家对炭素材料检测的重视。但是偏偏“表面粗糙度”这一重要指标，国家目前尚未出台相关参数要求及检测方法标准。没有标准的背后，就是行业对这一指标要求的不规范。一项指标不规范，就可能导致连锁导反应，影响到其他性能的表现。所幸的事，国家已经注意到表面粗糙对炭素材料的重要意义，开始着手制定相关标准了。下面，小编就内部消息给出的资料，为大家介绍一下炭素材料应该如何检测表面粗糙度吧。

三、表面粗糙度评定参数确定

我们在对炭素材料的表面粗糙度做要求时，需要从载荷、润滑、材料、运动方向、速度、温度、成本等因素综合考虑来确定合适的标准参数值，而不应凭主观臆断随意给出。实际选用时，应按制品表面应用功能要求和加工经济性两者结合，控制一个表面粗糙度不在于要获得较小的粗糙度参数值，而是在满足使用性能要求的前提下，尽可能选用较大的粗糙度参数值，这样有利于企业降低制造成本和取得较好的经济效益。

当然，我们在缺乏充分资料的条件下，也可以按照类似的设计和加工方法的经验、统计资料和设计者的实践经验，来确定炭素材料粗糙度参数值 。另外，测试粗糙度仪与其他类型的材料检测设备相比，其操作简便，并且对材料不易造成损失，企业可以根据自身需求投入该设备，或者委托第三方公司对其进行检测。

根据以上说明，我们可确定炭素材料表面粗糙度评定参数如下：

1.评定轮廓算术平均偏差Ra：在一个取样长度内,轮廓的峰高与谷深绝对值的算术平均值。

2.评定轮廓最大高度Rz：在一个取样长度内，最大轮廓峰高与最大轮廓谷深之和。

四、表面粗糙度检测步骤

炭素材料表面粗糙度检测的原理，就是在粗糙度检测仪的传感器测杆一端装有金刚石触针，当驱动器拖动触针在试样表面轻轻划过时，由于被测试样表面轮廓谷峰起伏，触针将在垂直于试样表面轮廓方向上产生上下位移，这种位移由位移传感器测量，再转换为电信号，经放大、滤波、最后输出表面粗糙度数值或者轮廓曲线。

具体测试步骤详细如下：

1.对试样粗糙度范围进行目测或试测（推荐评定长度按 4.0mm），获取初步粗糙度参数及数值。 

2.依据上面获取的初步数值，对应Ra或Rz评定参数要求来设置粗糙度检测仪器，其他满足仪器要求的参数设置应该同样满足本文件。 

3.将试样固定在紧固夹具上，驱动器固定在立柱上，调整驱动器的高度，使触针垂直接触 于试样测量表面，并保持一定的垂直压力，同时确保测头和试样测量表面互相平行。启动设 备开始测量，结束后记录数据。 

4.释放垂直压力，调高驱动器位置，将试样调整其他测量位置，重复 7.3 步骤，每个试样 应至少测量 3 个不同的表面位置，取平均值。  

5.结果保留小数点后一位，数值修约按 GB/T 8170 规定进行。

五、总结

以上便是炭素材料检测表面粗糙度的相关方法。我们在炭素材料检测时，一定要注意样品取样。试样表面应均匀平整，无可见裂纹、掉边、缺角、凸起、凹坑、孔洞等缺陷，试样的形状或尺寸一定要满足仪器固定要求。具体取样方法可参考 GB/T1427-2016 《炭素材料取样方法》来执行。