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　　　　无定形碳顾名思义没有特定形状和周期性结构的规律，但它内部原子的排列可从三种晶态碳的单质结构来理解。无定形碳涉及的面很广，日常生活和工农业生产中常用到无定形碳。例如，煤，木炭，焦炭，活性炭，炭黑，碳纤维，玻璃态碳，纳米碳管和葱头形颗粒等都归属于无定形碳。
　　　　大部分无定形碳是石墨层型结构的分子碎片大致相互平行地，无规则地堆积在一起，可简称为乱层结构。层间或碎片之间用金刚石结构的四面体成键方式的碳原子键连起来，这种四面体的碳原子所占的比例多，则比较坚硬，如焦碳和玻璃态碳等。纳米碳管和葱头形颗粒等结构可从球碳的结构出发来理解。
　　　　无定形碳中石墨层的大小，因制造不同工业用途的品种和工艺而异，例如，用作橡胶填充剂的炭黑及作吸附剂用的活性炭等，它们的主体是石墨乱层结构的颗粒。粒径约为几个纳米，层间距离接近石墨晶体中的数值，约为0.34nm，碳纤维中的石墨层呈卷曲状，沿纤维轴方向延伸，煤的结构很复杂，由于生成的条件不同，石墨化程度不同，氢、氧、氮等的含量差异很大，结构的差异也很大。
　　　　从1990年制出常量的球碳C60和C70以后，人们相继观察到或制备出葱头型碳粒，纳米单层和多层碳管，螺旋形碳管等单质碳的多种形态。葱头形碳粒可以被认为是由不同大小的一系列呈准圆球形构成的多层结构，最内层接近于C60分于（直径约为1nm），从第2层起，在第n层上以60n2个碳原子一层包一层象洋葱的结构，层间距离为0.34nm，颗粒直径由十几个到几十个纳米。