لماذا يمكن تحويل مواد فحم الكوك مثل فحم الكوك البترولي إلى جرافيت، وما هي الشروط المطلوبة للتحويل؟ إن فهم هذه المشكلة مفيد لإتقان عملية إنتاج صفائح الجرافيت بالجرافيت.
الجرافيت عبارة عن كربون بلوري، بينما الفحم العام عبارة عن كربون غير متبلور - كربون غير متبلور. هنا نقدم كذلك الاختلافات في البنية المجهرية بين الاثنين.
يمكن ملاحظة من خلال مراقبة الجرافيت الطبيعي باستخدام المجهر الإلكتروني أن الجرافيت عبارة عن -بلورة متعددة الطبقات مكونة من صفائح سداسية الشكل -حلقية بين ذرات الكربون. هناك ترتيب معين بين الطبقات الوسطى للجسم الصفائحي لهذه البلورة. تقع إحدى زوايا الحلقة السداسية في الطبقة العليا من الجسم الصفائحي في وسط الحلقة السداسية للطبقة المجاورة للجسم الصفائحي. الطبقة الأولى متماثلة تماماً مع الطبقة الثالثة، والطبقة الثانية متماثلة تماماً مع الطبقة الرابعة. الطبقات المجاورة متناظرة تمامًا مع بعضها البعض. المسافة هي 3.354 أنجستروم (لاحظ أن أنجستروم هي وحدة قياس الطول الموجي لموجات الضوء المرئي، وهو ما يساوي جزءًا من مائة مليون من 1 سنتيمتر، أي A=10_8 سنتيمترًا). المسافة بين ذرتي الكربون المتجاورتين في كل بنية حلقة سداسية لجسم الورقة هي 1.42 أنجستروم.
من وجهة نظر كيميائية، فإن الكربونات القابلة للرسم بسهولة مثل فحم الكوك البترولي وفحم الكوك عبارة عن مركبات بوليمرية عضوية معقدة تحتوي على حلقات هيدروكربونية عطرية مكثفة كوحدة هيكلية أساسية. ونظرًا لاختلاف درجات حرارة فحم الكوك، فإن الأوزان الجزيئية لمركبات البوليمر هذه تختلف أيضًا.
ولها خصائص مشتركة، وهي أنه كلما ارتفعت درجة حرارة التكويك، زاد الوزن الجزيئي، ومركبات البوليمر ذات الحلقات الهيدروكربونية العطرية المكثفة حيث تتطور الوحدات الهيكلية الأساسية أولاً في الاتجاه المستوي عند تكوين الجزيئات الكبيرة. عند درجة حرارة التكليس، على الرغم من أن مركب البوليمر هذا ذو الحلقات الهيدروكربونية العطرية المتكثفة كوحدة هيكلية أساسية يستمر في الاندماج في الاتجاه المستوي، إلا أن الوزن الجزيئي يصبح أكبر فأكبر، وتتناقص عناصر مثل الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين تدريجيًا.
ومع ذلك، لا يوجد ترتيب متداخل منتظم بين العديد من الجزيئات الكبيرة المستوية. على الرغم من أن بعضها يدخل بالفعل في حالة الترتيب، إلا أن المسافة بين طبقات الجزيئات الكبيرة المستوية كبيرة، لذا فهي لا تظهر الخصائص الفيزيائية للجرافيت الطبيعي.