ग्रेफाइट एक उत्कृष्ट इलेक्ट्रिकल कंडक्टर का आहे 

ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड्समधील वैज्ञानिक तत्त्वे आणि औद्योगिक प्रासंगिकता

ग्रेफाइट, कार्बनचा एक स्फटिकासारखे अ‍ॅलोट्रोप, नॉन-मेटल असूनही त्याच्या थकबाकी असलेल्या विद्युत चालकतेसाठी प्रसिद्ध आहे. ही अपवादात्मक मालमत्ता त्याच्या अद्वितीय अणु रचना, डेलोकलाइज्ड इलेक्ट्रॉन वर्तन आणि अत्यंत एनिसोट्रॉपिक क्रिस्टलीय व्यवस्थेमुळे उद्भवते. ही वैशिष्ट्ये औद्योगिक अनुप्रयोगांमध्ये ग्रेफाइट अपरिहार्य आहेत - विशेषत: इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस (ईएएफ) स्टीलमेकिंग आणि मेटलर्जिकल रिफायनिंगसाठी वापरल्या जाणार्‍या ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड्समध्ये.

अणु रचना: षटकोनी स्तरित जाळी

ग्रेफाइटमध्ये द्विमितीय षटकोनी जाळीमध्ये व्यवस्था केलेले कार्बन अणू असतात, जे ए-बी विमानात अनिश्चित काळासाठी विस्तारित असतात. प्रत्येक कार्बन अणू त्याच्या शेजार्‍यांसह तीन मजबूत σ (सिग्मा) कोव्हलेंट बॉन्ड्स बनवते, परिणामी अंदाजे 1.42 of च्या बाँडची लांबी असलेल्या ग्राफीन थर स्थिर होते. हे स्तर सी-अक्षाच्या बाजूने स्टॅक करतात, कमकुवत व्हॅन डेर वाल्स सैन्याने एकत्रितपणे, 35.3535 च्या इंटरलेयर अंतरासह.

प्रत्येक कार्बन अणूमध्ये चार व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन असतात: तीन σ बॉन्ड्समध्ये भाग घेतात आणि चौथ्या विमानात पी_झेड कक्षीय लंब ताब्यात घेतात. या ऑर्बिटल्सचे बाजूकडील आच्छादित विस्तारित π (पीआय) इलेक्ट्रॉन क्लाऊड तयार करते, संपूर्ण थरात डिलोकलाइज्ड.

डेलोकलाइज्ड π-इलेक्ट्रॉन क्लाऊड: उच्च चालकतेचा आधार

Π इलेक्ट्रॉनचे डिलोकॅलायझेशन त्यांना मोबाइल चार्ज वाहकांचे सतत नेटवर्क तयार करून, ग्राफीन विमानात मुक्तपणे फिरण्याची परवानगी देते. जेव्हा बाह्य विद्युत क्षेत्र लागू केले जाते, तेव्हा हे इलेक्ट्रॉन कमीतकमी स्कॅटरिंगसह स्थलांतर करतात, परिणामी विमानात उच्च-वाहन चालकता आणि कमी विद्युत प्रतिरोधकता येते.

षटकोनी जाळीची सममिती आणि एकरूपता पुढील स्कॅटरिंग कमी करते आणि इलेक्ट्रॉन गतिशीलता वाढवते, विशिष्ट धातूंमध्ये सापडलेल्या तुलनेत.

इंटरलेयर इलेक्ट्रिकल चालकता: मर्यादित परंतु महत्त्वपूर्ण

जरी विमानात इलेक्ट्रॉन गतिशीलता सर्वाधिक आहे, परंतु ग्रेफाइट देखील कमकुवत परंतु उल्लेखनीय विमानातील चालकता दर्शविते. हे क्वांटम टनेलिंग आणि थर्मल उत्तेजनामुळे होते, जे जवळच्या थरांमधील संक्रमणास कमी प्रमाणात इलेक्ट्रॉन सक्षम करते. ही घटना ग्रेफाइटच्या त्रिमितीय चालकतामध्ये योगदान देते, जरी ती अत्यंत एनिसोट्रोपिक राहिली आहे-विमानातील चालकता विमानाच्या चालकतापेक्षा 100 पट जास्त आहे.

लो इलेक्ट्रॉन - फोनॉन कपलिंग: एलिव्हेटेड तापमानात वर्धित कार्यक्षमता

ग्रेफाइट कमी इलेक्ट्रॉन -फोनन कपलिंग दर्शविते, याचा अर्थ असा की विनामूल्य इलेक्ट्रॉन आणि जाळीच्या कंपनांमधील परस्परसंवाद कमीतकमी आहेत. यामुळे कॅरियर स्कॅटरिंग कमी होते आणि उन्नत तापमानातही विद्युत कामगिरी राखते. त्याच्या अल्ट्राहेग मेल्टिंग पॉईंट (> 3600 डिग्री सेल्सियस) आणि रासायनिक स्थिरतेसह एकत्रित, उच्च-तापमान वाहक अनुप्रयोगांसाठी ग्रेफाइट आदर्श आहे.

ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड्स: तांत्रिक वैशिष्ट्ये आणि औद्योगिक अनुप्रयोग

ग्रेफाइटच्या अद्वितीय प्रवाहकीय गुणधर्मांद्वारे वापरल्या जाणार्‍या ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड्सच्या निर्मितीसाठी ते आवडीची सामग्री बनवते:

1. प्राथमिक स्टीलमेकिंगसाठी इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेसेस (ईएएफ)

२. दुय्यम धातु आणि परिष्कृत करण्यासाठी लेडल फर्नेसेस (एलएफ)

3. इंटरकॅलेशन क्षमता आणि चालकता यासाठी लिथियम-आयन बॅटरी एनोड्सड्यू

4. इलेक्ट्रिक मोटर्स आणि जनरेटरमधील ब्रशेस कार्यक्षम चालू हस्तांतरण

5. एल्युमिनियम, मॅग्नेशियम आणि क्लोरीनच्या उत्पादनात इलेक्ट्रोलाइटिक पेशी

6. उच्च-तापमान फर्नेसेस, क्रूसीबल्स आणि अणु नियंत्रक

मुख्य तांत्रिक मापदंड (यूएचपी ग्रेड)

निष्कर्ष

ग्रेफाइटची विलक्षण चालकता त्याच्या डेलोकलाइज्ड π- इलेक्ट्रॉन नेटवर्कचा परिणाम मजबूत ग्राफीन थरांमधील आहे. हे, एनिसोट्रॉपिक वाहक, थर्मल स्थिरता आणि कमी उर्जा नुकसानासह एकत्रित, बहुतेक नॉन-मेटल आणि काही धातूंच्या व्यतिरिक्त ग्रेफाइट सेट करते. हे गुणधर्म मेटलर्जिकल, एनर्जी स्टोरेज आणि इलेक्ट्रोकेमिकल उद्योगांमध्ये त्याचे वर्चस्व अधोरेखित करतात - जेथे ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड कार्यक्षमता, टिकाऊपणा आणि कार्यक्षमतेचे मध्यवर्ती असतात.