石墨，质软，滑腻，有金属光泽，呈铁灰至黑色。石墨具有优良的传热、导电性，耐高温、抗腐蚀。

石墨可以用作核反应堆的中子慢化剂和燃料区周围的反射层材料等，对核反应的可控性起着重要作用。

同层平面上，每个C原子至少占据着一个正六边形的顶点，其最外层4个电子中有3个电子分别与相邻的3个碳原子结合，还剩1个电子为同层C原子共用，相当于加了一层绑定，这种结构使石墨层面结构的强度超过了金刚石，所以，自然界中石墨是熔点超过金钢石的唯一物质。同层碳原子间共用的电子因为自由活动空间大，相当于金属中的自由电子，所以石墨又具有良好的传热导电性。

不同层碳原子间的距离较大，是靠分子间作用力结合。以致在受外力作用时，容易发生层间滑动，所以石墨质软、有油腻感，可作轴承润滑剂。但是，如果石墨晶体纯度高，整体结构规则，且外力是垂直作用于晶体层面而不是作用于层间，那么石墨的强度将比金刚石还高。

石墨晶体水平方向比垂直方向的导热能力高出40倍，比纯银的导热能力也高出3～4倍，所以，石墨片用于电子产品散热的同时对相邻的电子原件能够起一定隔热作用。

中子减速是为了让快速运动的中子减速成为慢中子或热中子，热中子能使铀235有效发生裂变。常见的中子减速剂有重水、石墨、铍等。