首先我们需要知道一个叫同素异形体的东西:比如氧气在正常情况下是无害的，但是达到一定浓度后，被太阳辐射分解成氧原子，然后氧原子与周围的氧分子结合，最终会形成剧毒的臭氧。
还有白磷和红磷，也是由磷组成的。前者剧毒，后者完全无毒。
这就是所谓的同素异形体，根据不同的结构最终形成完全不同的性质。
金刚石的结构是一个碳原子周围有四个碳原子，原子之间通过非常强的共价键结合，形成立方晶格晶体结构，因此非常坚硬。
从元素来看，煤和金刚石是同源的。金刚石是碳的同素异形体之一，其主要组成元素是碳原子。煤不是碳，而是混合物。碳是煤最重要的组成部分，也是最有价值的部分。
在地球形成之初，地球大气中没有氧气、氮气或二氧化碳。当时，氢、甲烷、氨和水蒸气包围着地球表面。之后发生了巨大的小行星撞击，剧烈的地质活动和火山爆发释放出地下的氮气、一氧化碳和二氧化碳，大量的碳开始在大气中积累。这些碳中的大多数溶解在水中形成碳酸盐，其余的成为地球大气层的一部分。同时，二氧化碳作为一种优秀的温室气体，使地球保持在适合生命形成的温度。随着地球上第一批厌氧菌和藻类的形成，它们吸收了空气中的大量二氧化碳，将碳固定在地球表面，并将氧气释放到大气中。随着大气中二氧化碳的逐渐减少和氧气的增加，地球越来越适合动植物的生长。
石墨的结构是层状的。在同一层中，碳原子之间的连接相对较强，但层与层之间通过微弱的范德瓦尔斯力连接，所以可以相互滑动，所以相对较软。
石墨烯是与石墨分开的单独一层，所以石墨烯非常稳定，属于厚度只有一个碳原子直径的“二维材料”。由于这种结构，石墨烯具有非常强的特性:
根据测试，不同层的石墨烯加热后会释放出不同的远红外波段，其中单层石墨烯的远红外波段最接近人体的远红外波段，最适合人体吸收。目前，基于这一特性，单层石墨烯用于释放远红外线供人体吸收，从而达到远红外理疗的效果。
