U poljima nove energetske i elektroničke industrije, umjetni grafitni prah široko se koristi u materijalima negativnih elektroda baterije, provodljivoj gumi, provodljivoj tinti i drugim proizvodima zbog izvrsnih provodljivih svojstava. Vodljivost umjetnog grafitnog praha uglavnom se pripisuje njegovoj kristalnoj strukturi i kemijskom sastavu. Atomi ugljika u grafitnom prahu raspoređeni su u šesterokutnom obliku saća, a svaki atom ugljika oslobađa jedan elektron, koji se može slobodno kretati u kristalu kako bi formirao električnu struju. Pored toga, vodljivost umjetnog grafitnog praha također je usko povezana s čistoćom i stupnjem grafitizacije. Općenito, što je veća čistoća praha i veći je stupanj grafitizacije, to je bolja vodljivost.
1. Utjecaj kristalne strukture i kemijskog sastava grafita na vodljivost
Budući da su ugljični atomi grafita raspoređeni u šesterokutni oblik saća, to je kristalna struktura. Svaki ugljični atom oslobađa jedan elektron, koji se može slobodno kretati u kristalu kako bi formirao električnu struju. Sadržaj ugljika u grafitnom prahu ima izravan učinak na njegovu vodljivost. Što je veći sadržaj ugljika, veći je stupanj grafitizacije i to je bolja vodljivost.
2. Utjecaj čistoće na vodljivost grafita
Vodljivost umjetnog grafitnog praha usko je povezana s čistoćom. Općenito, što je veća čistoća u prahu, veći je stupanj grafitizacije i bolja je vodljivost. Visoka - grafitni prah čistoće znači nizak sadržaj nečistoće, a prijenosna barijera elektrona u grafitnim kristalima je smanjena, poboljšavajući na taj način vodljivost.
(1) Stupanj grafitizacije ima značajan utjecaj na vodljivost umjetnog grafitnog praha.
Stupanj grafitizacije odnosi se na stupanj reda grafitnih kristala u grafitnom prahu, koji je izravno povezan s vodljivošću materijala. Što je stupanj grafitizacije veći, potpunija je slojevita struktura grafitnih kristala, a manja je barijera da se elektroni pomaknu između slojeva, što materijal čini vodljivijim.
(2) Specifični mehanizam utjecaja stupnja grafitizacije na vodljivost.
Grafitni prah s visokim stupnjem grafitizacije ima čvrstu i dobro - razvijenu strukturu rešetke i nizak stupanj površinske oksidacije, tako da može pokazati izvrsna provodljiva svojstva. Kontroliranjem temperature i vremena postupka grafitizacije, stupanj grafitizacije grafitnog praha može se učinkovito poboljšati, optimizirajući tako njegova provodljiva svojstva.
Temperatura također ima značajan utjecaj na vodljivost grafita. Kako temperatura raste, elektroni u grafitnom kristalu uzbuđeni su da skaču na opseg provodljivosti, broj slobodnih elektrona raste, a otpornost se smanjuje; Ali istodobno, toplinska vibracija rešetke pojačava se, otpornost na protok slobodnih elektrona raste, a otpornost se povećava. Stoga je temperaturni koeficijent otpornosti grafita negativan pri niskim temperaturama i pozitivan pri visokim temperaturama.
3. Provodljiva vrijednost umjetnog grafitnog praha
S gornjim karakteristikama, umjetni grafitni prah igra važnu ulogu u industriji. Na primjer, u negativnoj elektrodi litija - ionskih baterija, umjetni grafitni prah može učinkovito promicati migraciju litijskih iona između elektroda i poboljšati punjenje baterije i učinkovitost ispuštanja zbog njegove jake vodljivosti i velike stabilnosti; Kod provodljivih premaza, njegova velika vodljivost može se koristiti za pripremu antistatičkih premaza kako bi se osigurao siguran rad elektroničke opreme. Otpornost umjetnog grafitnog praha obično je 8 - 13 × 10⁻⁶Ω · m (tj. 8 {- 13 Micro - ohms · m) na sobnoj temperaturi. Ova je vrijednost usko povezana sa slojevitom strukturom grafita - Slobodni elektroni u delokaliziranim π vezama unutar sloja mogu brzo migrirati, dajući mu izvrsnu vodljivost. U praktičnim primjenama, otpornost nekih visokih čistoća i umjetnih grafitnih prahova visoke gustoće (poput sirovina za grafitne elektrode) može biti čak niža od 6,5-9,0 × 10 ° · m
Vodljivost umjetnog grafitnog praha rezultat je interakcije njegove mikrostrukture, elektroničkih svojstava i čistoće materijala. Od slobodnih elektrona u "slojevitoj rešetki" do strukturnog dizajna u praktičnim primjenama, ovaj "crni prah" ne samo da pokazuje prekrasna svojstva ugljika, već i potiče tehnološki napredak u novoj energetskoj, elektroničkoj industriji i drugim poljima. Poboljšanjem tehnologije obrade materijala, provodljiva svojstva umjetnog grafitnog praha mogu se u budućnosti dodatno optimizirati, pružajući podršku za inovativnije aplikacije.
