ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಏಕೆ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕವಾಗಿದೆ 

ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳಲ್ಲಿ ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ತತ್ವಗಳು ಮತ್ತು ಕೈಗಾರಿಕಾ ಪ್ರಸ್ತುತತೆ

ಇಂಗಾಲದ ಸ್ಫಟಿಕದ ಅಲೋಟ್ರೊಪ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್, ಲೋಹವಲ್ಲದವರಾಗಿದ್ದರೂ ಅದರ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆಗೆ ಹೆಸರುವಾಸಿಯಾಗಿದೆ. ಈ ಅಸಾಧಾರಣ ಆಸ್ತಿಯು ಅದರ ವಿಶಿಷ್ಟ ಪರಮಾಣು ರಚನೆ, ಡಿಲೊಕಲೈಸ್ಡ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ನಡವಳಿಕೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚು ಅನಿಸೊಟ್ರೊಪಿಕ್ ಸ್ಫಟಿಕದ ಜೋಡಣೆಯಿಂದ ಉದ್ಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯಗಳು ಕೈಗಾರಿಕಾ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಅನ್ನು ಅನಿವಾರ್ಯವಾಗಿಸುತ್ತದೆ -ವಿಶೇಷವಾಗಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಆರ್ಕ್ ಫರ್ನೇಸ್ (ಇಎಎಫ್) ಸ್ಟೀಲ್ ಮೇಕಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಮೆಟಲರ್ಜಿಕಲ್ ರಿಫೈನಿಂಗ್‌ಗೆ ಬಳಸುವ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳಲ್ಲಿ.

ಪರಮಾಣು ರಚನೆ: ಷಡ್ಭುಜೀಯ ಲೇಯರ್ಡ್ ಲ್ಯಾಟಿಸ್

ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಎರಡು ಆಯಾಮದ ಷಡ್ಭುಜೀಯ ಲ್ಯಾಟಿಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಜೋಡಿಸಲಾದ ಇಂಗಾಲದ ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ಎ-ಬಿ ಸಮತಲದಲ್ಲಿ ಅನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ವಿಸ್ತರಿಸುತ್ತದೆ. ಪ್ರತಿ ಇಂಗಾಲದ ಪರಮಾಣು ತನ್ನ ನೆರೆಹೊರೆಯವರೊಂದಿಗೆ ಮೂರು ಬಲವಾದ σ (ಸಿಗ್ಮಾ) ಕೋವೆಲನ್ಸಿಯ ಬಂಧಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಸ್ಥಿರ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರಗಳು ಸುಮಾರು 1.42 of ನ ಬಾಂಡ್ ಉದ್ದವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಈ ಪದರಗಳು ಸಿ-ಅಕ್ಷದ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಜೋಡಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ, ದುರ್ಬಲ ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಪಡೆಗಳು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಹಿಡಿದಿರುತ್ತವೆ, ಇಂಟರ್ಲೇಯರ್ ಅಂತರವು 3.35 of ನೊಂದಿಗೆ.

ಪ್ರತಿ ಇಂಗಾಲದ ಪರಮಾಣು ನಾಲ್ಕು ವೇಲೆನ್ಸ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ: ಮೂವರು σ ಬಾಂಡ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಭಾಗವಹಿಸುತ್ತಾರೆ, ಮತ್ತು ನಾಲ್ಕನೆಯವರು ಸಮತಲಕ್ಕೆ ಲಂಬವಾಗಿರುವ p_z ಕಕ್ಷೆಯನ್ನು ಆಕ್ರಮಿಸಿಕೊಂಡಿದ್ದಾರೆ. ಈ ಕಕ್ಷೆಗಳ ಪಾರ್ಶ್ವದ ಅತಿಕ್ರಮಣವು ವಿಸ್ತೃತ π (ಪಿಐ) ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೋಡವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ, ಇಡೀ ಪದರದ ಮೇಲೆ ಡಿಲೊಕಲೈಸ್ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಡಿಲೊಕಲೈಸ್ಡ್ π- ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೋಡ: ಹೆಚ್ಚಿನ ವಾಹಕತೆಗೆ ಆಧಾರ

Π ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಡಿಲೊಕಲೈಸೇಶನ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಸಮತಲದೊಳಗೆ ಮುಕ್ತವಾಗಿ ಚಲಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ, ಇದು ಮೊಬೈಲ್ ಚಾರ್ಜ್ ವಾಹಕಗಳ ನಿರಂತರ ಜಾಲವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಬಾಹ್ಯ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಿದಾಗ, ಈ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಕನಿಷ್ಠ ಚದುರುವಿಕೆಯೊಂದಿಗೆ ವಲಸೆ ಹೋಗುತ್ತವೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿಮಾನದ ವಾಹಕತೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ವಿದ್ಯುತ್ ನಿರೋಧಕತೆ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ.

ಷಡ್ಭುಜೀಯ ಲ್ಯಾಟಿಸ್‌ನ ಸಮ್ಮಿತಿ ಮತ್ತು ಏಕರೂಪತೆಯು ಚದುರುವಿಕೆಯನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಚಲನಶೀಲತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ, ಕೆಲವು ಲೋಹಗಳಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುವ ಹೋಲಿಸಬಹುದು.

ಇಂಟರ್ಲೇಯರ್ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆ: ಸೀಮಿತ ಆದರೆ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿದೆ

ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಚಲನಶೀಲತೆ ವಿಮಾನಗಳಲ್ಲಿ ಅತಿ ಹೆಚ್ಚುವಾಗಿದ್ದರೂ, ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ದುರ್ಬಲವಾದ ಆದರೆ ಸಮತಲದ ಹೊರಗಿನ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸುರಂಗಮಾರ್ಗ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ಪ್ರಚೋದನೆಯಿಂದಾಗಿ ಇದು ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಕಡಿಮೆ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಪಕ್ಕದ ಪದರಗಳ ನಡುವೆ ಪರಿವರ್ತನೆಗೆ ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ಈ ವಿದ್ಯಮಾನವು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನ ಮೂರು ಆಯಾಮದ ವಾಹಕತೆಗೆ ಕೊಡುಗೆ ನೀಡುತ್ತದೆ, ಆದರೂ ಇದು ಹೆಚ್ಚು ಅನಿಸೊಟ್ರೊಪಿಕ್ ಆಗಿ ಉಳಿದಿದೆ-ಸಮತಲದಲ್ಲಿ ವಾಹಕತೆಯು ಸಮತಲದ ವಾಹಕತೆಯ ಮೂಲಕ ಸುಮಾರು 100 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ.

ಕಡಿಮೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ -ಫೋನಾನ್ ಜೋಡಣೆ: ಎತ್ತರದ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ವರ್ಧಿತ ದಕ್ಷತೆ

ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಕಡಿಮೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ -ಫೋನಾನ್ ಜೋಡಣೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ ಉಚಿತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ಕಂಪನಗಳ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳು ಕಡಿಮೆ. ಇದು ಕಡಿಮೆ ವಾಹಕ ಚದುರುವಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಎತ್ತರದ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿಯೂ ಸಹ ವಿದ್ಯುತ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಅದರ ಅಲ್ಟ್ರಾಹ್ ಕರಗುವ ಬಿಂದು (> 3600 ° C) ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ಸ್ಥಿರತೆಯೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಲ್ಪಟ್ಟ, ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ವಾಹಕ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗೆ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ.

ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳು: ತಾಂತ್ರಿಕ ವಿಶೇಷಣಗಳು ಮತ್ತು ಕೈಗಾರಿಕಾ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳು

ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನ ವಿಶಿಷ್ಟ ವಾಹಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಆಯ್ಕೆಯ ವಸ್ತುವನ್ನಾಗಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ:

1. ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಉಕ್ಕಿನ ತಯಾರಿಕೆಗಾಗಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಆರ್ಕ್ ಫರ್ನೇಸ್ (ಇಎಎಫ್)

2. ದ್ವಿತೀಯ ಲೋಹಶಾಸ್ತ್ರ ಮತ್ತು ಪರಿಷ್ಕರಣೆಗಾಗಿ ಲಾಡಲ್ ಕುಲುಮೆಗಳು (ಎಲ್ಎಫ್)

3. ಲಿಥಿಯಂ-ಅಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿ ಆನೋಡೆಸ್ ಡ್ಯೂ ಟು ಇಂಟರ್ಕಲೇಷನ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಮತ್ತು ವಾಹಕತೆ

4. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಮೋಟರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಬ್ರಷ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಜನರೇಟರ್‌ಗಳು ಪ್ರಸ್ತುತ ವರ್ಗಾವಣೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತವೆ

5. ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ, ಮೆಗ್ನೀಸಿಯಮ್ ಮತ್ತು ಕ್ಲೋರಿನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲಿಟಿಕ್ ಕೋಶಗಳು

6. ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ಕುಲುಮೆಗಳು, ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಪರಮಾಣು ಮಾಡರೇಟರ್‌ಗಳು

ಪ್ರಮುಖ ತಾಂತ್ರಿಕ ನಿಯತಾಂಕಗಳು (ಯುಹೆಚ್‌ಪಿ ಗ್ರೇಡ್)

ತೀರ್ಮಾನ

ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನ ಅಸಾಧಾರಣ ವಾಹಕತೆಯು ದೃ rob ವಾದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರಗಳಲ್ಲಿ ಅದರ ಡಿಲೊಕಲೈಸ್ಡ್ π- ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ನೆಟ್‌ವರ್ಕ್‌ನ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿದೆ. ಇದು ಅನಿಸೊಟ್ರೊಪಿಕ್ ವಹನ, ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯ ನಷ್ಟಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಲೋಹೇತರ ಮತ್ತು ಕೆಲವು ಲೋಹಗಳಿಂದ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಅನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮೆಟಲರ್ಜಿಕಲ್, ಎನರ್ಜಿ ಸ್ಟೋರೇಜ್ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಇಂಡಸ್ಟ್ರೀಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಅದರ ಪ್ರಾಬಲ್ಯವನ್ನು ಆಧರಿಸಿವೆ -ಅಲ್ಲಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳು ದಕ್ಷತೆ, ಬಾಳಿಕೆ ಮತ್ತು ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಗೆ ಕೇಂದ್ರವಾಗಿವೆ.