الجرافيت موصل جيد للكهرباء. وترجع هذه التوصيلية إلى بنيته الفريدة، حيث يتم ترتيب ذرات الكربون في طبقات يمكن أن تنزلق بسهولة فوق بعضها البعض، مما يسمح للإلكترونات بالتحرك بحرية. تجعل هذه الخاصية من الجرافيت مادة ممتازة لمختلف التطبيقات التي تتطلب توصيلًا كهربائيًا.
شرح التوصيلية الكهربائية للجرافيت:
ترجع الموصلية الكهربائية للجرافيت في المقام الأول إلى بنيته الجزيئية. ترتبط كل ذرة كربون في الجرافيت بثلاث ذرات كربون أخرى في بنية مستوية سداسية الشكل. وهذا يترك إلكترونًا واحدًا في كل ذرة حر الحركة داخل مستوى الطبقة. ويمكن لهذه الإلكترونات غير المتمركزة أن تتحرك بسهولة، مما يسمح للجرافيت بتوصيل الكهرباء. تكون الموصلية عالية بشكل خاص داخل الطبقات، لكنها أقل بكثير بين الطبقات بسبب قوى فان دير فال الأضعف التي تربط الطبقات ببعضها البعض.التطبيقات والتحسينات:
يمكن تعزيز توصيلية الجرافيت عن طريق تسخينه حتى 3000 درجة مئوية، وغالبًا ما يتم ذلك في ظروف التفريغ أو الغاز الخامل لمنع الأكسدة. تعمل هذه المعالجة الحرارية على تحسين خصائص الجرافيت، مما يجعله أكثر ملاءمة للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية وكمكون في المواد المركبة. تُستخدم عناصر تسخين الجرافيت، على سبيل المثال، في الأفران ذات درجات الحرارة العالية ويجب تشغيلها بجهد منخفض وتيار أعلى للحفاظ على سلامتها وكفاءتها.
تباين خواص الجرافيت:
يُظهِر الجرافيت خصائص متباينة الخواص مما يعني أن خصائصه تختلف تبعًا لاتجاه القياس. في الجرافيت غير المتساوي الخواص تكون المتانة والتوصيل الكهربائي في الجرافيت غير المتساوي الخواص أقل عموديًا على محور التشكيل. وعلى النقيض من ذلك، ليس للجرافيت المتساوي التثاقل اتجاه قولبة مفضل، وتكون خصائصه متسقة بغض النظر عن الاتجاه. هذا الاتساق في الخصائص أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب توصيلًا موحدًا.
مقارنة مع مواد أخرى:
