Na področju nove energije in elektronske industrije se umetni grafitni prah pogosto uporablja v materialih z negativnimi elektrodami, prevodnimi gumi, prevodnim črnilom in drugih izdelkih zaradi odličnih prevodnih lastnosti. Prevodnost umetnega grafitnega prahu je v glavnem pripisana svoji kristalni strukturi in kemični sestavi. Ogljikovi atomi v grafitnem prahu so razporejeni v šesterokotni obliki satja in vsak ogljikov atom sprosti en elektron, ki se lahko prosto premika v kristalu in tvori električni tok. Poleg tega je prevodnost umetnega grafitnega prahu tesno povezana tudi s čistostjo in stopnjo grafitizacije. Na splošno je večja čistost prahu in višja je stopnja grafitizacije, boljša je prevodnost.
1. Vpliv kristalne strukture in kemične sestave grafita na prevodnost
Ker so ogljikovi atomi grafita razporejeni v šesterokotni obliki satja, je kristalna struktura. Vsak atom ogljika sprosti en elektron, ki se lahko prosto premika v kristalu in tvori električni tok. Vsebnost ogljika v grafitnem prahu neposredno vpliva na njegovo prevodnost. Višja kot je vsebnost ogljika, višja je stopnja grafitizacije in boljša je prevodnost.
2. Vpliv čistosti na prevodnost grafita
Prevodnost umetnega grafitnega prahu je tesno povezana z njegovo čistostjo. Na splošno je večja čistost v prahu, višja je stopnja grafitizacije in boljša je prevodnost. Visoka - Čistost grafitni prah pomeni nizko vsebnost nečistoče, pregrada elektronov v grafitnih kristalih pa se zmanjša in tako izboljša prevodnost.
(1) Stopnja grafitizacije pomembno vpliva na prevodnost umetnega grafitnega prahu.
Stopnja grafitizacije se nanaša na stopnjo vrstnega reda grafitskih kristalov v grafitnem prahu, ki je neposredno povezana s prevodnostjo materiala. Višja kot je stopnja grafitizacije, bolj popolna je večplastna struktura grafitnih kristalov in manjša ovira, da se elektroni premikajo med plastmi, zaradi česar je material bolj prevoden.
(2) Specifični mehanizem vpliva stopnje grafitizacije na prevodnost.
Grafitni prah z visoko stopnjo grafitizacije ima trdno in vrtino - razvito rešetko in nizko stopnjo površinske oksidacije, tako da lahko kaže odlične prevodne lastnosti. Z nadzorom temperature in časa grafizacije je mogoče učinkovito izboljšati stopnjo grafitizacije grafitnega prahu in s tem optimizirati njegove prevodne lastnosti.
Temperatura pomembno vpliva tudi na prevodnost grafita. Ko temperatura narašča, se elektroni v grafitnem kristalu vzbudijo, da skočijo na prevodni pas, število prostih elektronov se poveča in upornost se zmanjša; Toda hkrati se termična vibracija rešetke okrepi, odpornost proti pretoku prostih elektronov se poveča in upornost se poveča. Zato je temperaturni koeficient odpornosti grafita negativen pri nizkih temperaturah in pozitiven pri visokih temperaturah.
3. Prevodna vrednost umetnega grafita v prahu
Z zgornjimi značilnostmi ima umetni grafitni prah pomembno vlogo v industriji. Na primer, v negativni elektrodi litijevih - ionskih baterij lahko umetni grafitni prah učinkovito spodbuja migracijo litijevih ionov med elektrodami in izboljša učinkovitost polnjenja baterije in odvajanja zaradi močne prevodnosti in visoke stabilnosti; Pri prevodnih prevlek se lahko njegova visoka prevodnost uporabi za pripravo antistatičnih premazov, da se zagotovi varno delovanje elektronske opreme. Upornost umetnega grafitnega prahu je običajno 8 - 13 × 10⁻⁶ω · m (tj. 8 - 13 mikro - ohms · m) pri sobni temperaturi. Ta vrednost je tesno povezana s večplastno strukturo grafita - prosti elektroni v delokaliziranih π vezi znotraj plasti se lahko hitro selijo, kar ji daje odlično prevodnost. Pri praktičnih aplikacijah je upor nekaterih umetnih grafitnih praškov z visoko čistostjo in visoko gostoto (na primer surovine za grafitne elektrode) lahko celo le 6,5-9,0 × 10⁻⁶ω · m
Prevodnost umetnega grafitnega prahu je rezultat interakcije njegove mikrostrukture, elektronskih lastnosti in čistosti materiala. Od prostih elektronov v "večplastni rešetki" do konstrukcijske zasnove v praktičnih aplikacijah ta "črni prah" ne samo kaže na čudovite lastnosti ogljika, ampak tudi spodbuja tehnološki napredek v novi energiji, industriji elektronike in drugih področjih. Z izboljšanjem tehnologije za obdelavo materiala se lahko v prihodnosti še dodatno optimizirajo prevodne lastnosti umetnega grafitnega prahu, kar zagotavlja podporo za bolj inovativne aplikacije.
