石墨包裹奈米晶粒是一種粒徑為1~100奈米(nm)的球狀復合材料，其內核為金屬，外層為石墨。最早于1993年利用碳碳電弧法(Krätschmer-Huffman method)製造碳60的衍生材料的實驗中發現(Tomita et al,1993, Ruoff et al,1993)。當時有許多人想要在碳60中間的空位中塞入其他的金屬，卻意外的在實驗產物中發現少量的石墨包裹奈米晶粒。不過此法所製造出來的產物量極少(約幾百粒)，根本無法進行科學的基礎研究。1995年Teng et al.與Dravid et al.提出以鎢電極為陰極，以石墨坩堝為陽極，并將電極以垂直配置新方法以取代水平配置的舊方法。此改良式鎢電弧法的優點為：穩定性高、實驗時間長且產生的雜質較少；但因金屬的比例過大所以能用來包裹的碳之來源相對不足，無法有效率地將所有金屬顆粒包覆，造成產物在經純化分離的過程后僅能回收少量的純石墨包裹奈米晶粒。目前已有科學家嘗試在氦氣中摻入少量甲烷，來增加對回收率的影響。

  對于碳含量不足的問題，林春長(2002)提出在純化分離的步驟之前加入真空熱處理的程序，使初產物之金屬顆粒可以被石墨包覆的更完整，進而減少其中的碳雜質。本研究則嘗試另一個增加碳含量的方法，在鎢電弧法的製程之中加入甲烷氣體，經由甲烷的分解，提供石墨原料之外的碳來源，以解決碳含量不足的問題。


  實驗的結果發現，在高純氦氣中摻入少量甲烷，對回收率的增加有非常顯著之效果；于低電流變因的實驗條件下，回收率可以高達60%左右，而在高電流的情況下也有約30%左右。相對于純氦氣的實驗，不論是高電流或是低電流，回收率都不到5%。對于甲烷可以提昇回收率的原因推測有三：第一、甲烷在高溫下分解產生的碳，經由二步驟機制中的催化效應，可以使未包裹完整的顆粒外層包覆的更完整。第二、甲烷分解產生的氫原子在電弧區附近結合，放出的熱有助維持電弧區附近的高溫。第三、經甲烷分解的氫原子可接在石墨邊緣的懸吊鍵(dangling bonds)上，有助于石墨的分解，對一開始加進坩堝的石墨原料，可令其以更小片的形式分散在金屬之中，因而有助于石墨的蒸發。至于高電流條件下回收率會較低，猜測是因為金屬蒸氣量會較低電流時來的多，但碳的蒸氣量并沒有相對增加。對于總產量來說，以摻入甲烷的高電流變因之實驗結果較佳，但是因為其回收率較差，所以此實驗條件組合較易造成鎳金屬原料的浪費。若將裝置改善為以一恰當比例的甲烷/氦氣持續的在實驗進行的過程中流通，應該可以改善高電流實驗產物的回收率。