يمكن للجرافيت توصيل الكهرباء بسبب بنيته الذرية الفريدة التي تسمح بحركة الإلكترونات. ومع ذلك، يمكن أن تختلف توصيلية الجرافيت اعتمادًا على عوامل مثل سُمكه واتجاهه والظروف المحددة التي يُستخدم فيها.
التركيب الذري والتوصيلية:
يتكون الجرافيت من ذرات كربون مرتبة في طبقات سداسية الشكل. وترتبط كل ذرة كربون تساهميًا بثلاث ذرات كربون أخرى داخل الطبقة نفسها، مما يترك إلكترونًا واحدًا في كل ذرة غير متمركز وحرّ الحركة. ويمكن لهذه الإلكترونات غير المتمركزة أن تتحرك عبر الطبقات، ما يسمح للجرافيت بتوصيل الكهرباء. إن توصيلية الجرافيت متباينة الخواص؛ ما يعني أنها تختلف تبعًا لاتجاه تدفق الإلكترونات. في الاتجاه الموازي للطبقات، تكون الموصلية عالية لأن الإلكترونات غير المتمركزة يمكن أن تتحرك بسهولة. أما في الاتجاه العمودي على الطبقات، فتكون التوصيلية أقل بكثير لأن الإلكترونات يجب أن تتغلب على الروابط التساهمية القوية بين الطبقات لتتمكن من الحركة.
- العوامل المؤثرة على التوصيلية:السُمك والتوجيه:
- تتميز مكونات الجرافيت السميكة عمومًا بمقاومة توصيلية أقل من المكونات الأقل سمكًا، حيث يتوفر عدد أكبر من طبقات الإلكترونات غير المتمركزة للتوصيل. كما يؤثر اتجاه الجرافيت، سواء أكان ساكنًا أم غير ساكن، على التوصيلية الكهربائية. في الجرافيت غير الساكن، تكون الموصلية أقل في الجرافيت غير الساكن عموديًا على محور التشكيل بسبب الاتجاه الهيكلي.درجة الحرارة:
- يمكن أن تتغير موصلية الجرافيت مع تغير درجة الحرارة. وعادةً ما تزداد الموصلية الحرارية للجرافيت مع درجة الحرارة حتى نقطة معينة، وبعد ذلك تنخفض. ويختلف هذا الأمر عن العديد من المعادن، حيث تنخفض الموصلية الحرارية بشكل عام مع زيادة درجة الحرارة.الظروف البيئية:
يمكن أن تتأثر موصلية الجرافيت أيضًا بالظروف البيئية مثل وجود الفراغ أو الغازات الخاملة، والتي يمكن أن تؤثر على مقاومته لدرجات الحرارة والأداء العام.التطبيقات والتحسينات:
إن قدرة الجرافيت على توصيل الكهرباء وموصلية حرارية عالية تجعله مفيدًا في تطبيقات مختلفة، بما في ذلك عناصر التسخين والمواد المركبة. من خلال تعريض الجرافيت لدرجات حرارة عالية (تصل إلى 3000 درجة مئوية)، يمكن تعزيز خصائصه، مما يجعله أكثر ملاءمة للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية.
