గ్రాఫైట్ ఎందుకు అద్భుతమైన ఎలక్ట్రికల్ కండక్టర్ 

శాస్త్రీయ సూత్రాలు మరియు గ్రాఫైట్ ఎలక్ట్రోడ్లలో పారిశ్రామిక v చిత్యం

కార్బన్ యొక్క స్ఫటికాకార అలోట్రోప్ అయిన గ్రాఫైట్, మెటల్ కానిది అయినప్పటికీ దాని అత్యుత్తమ విద్యుత్ వాహకతకు ప్రసిద్ధి చెందింది. ఈ అసాధారణమైన ఆస్తి దాని ప్రత్యేకమైన అణు నిర్మాణం, డీలోకలైజ్డ్ ఎలక్ట్రాన్ ప్రవర్తన మరియు అత్యంత అనిసోట్రోపిక్ స్ఫటికాకార అమరిక నుండి పుడుతుంది. ఈ లక్షణాలు పారిశ్రామిక అనువర్తనాలలో గ్రాఫైట్‌ను ఎంతో అవసరం -ముఖ్యంగా ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ ఫర్నేస్ (EAF) స్టీల్‌మేకింగ్ మరియు మెటలర్జికల్ రిఫైనింగ్ కోసం ఉపయోగించే గ్రాఫైట్ ఎలక్ట్రోడ్లలో.

అణు నిర్మాణం: షట్కోణ లేయర్డ్ లాటిస్

గ్రాఫైట్‌లో కార్బన్ అణువులను రెండు డైమెన్షనల్ షట్కోణ జాలకలో అమర్చారు, ఇది A-B విమానంలో నిరవధికంగా విస్తరించి ఉంటుంది. ప్రతి కార్బన్ అణువు దాని పొరుగువారితో మూడు బలమైన σ (సిగ్మా) సమయోజనీయ బంధాలను ఏర్పరుస్తుంది, దీని ఫలితంగా స్థిరమైన గ్రాఫేన్ పొరలు బాండ్ పొడవు సుమారు 1.42 as తో ఉంటాయి. ఈ పొరలు సి-అక్షం వెంట పేర్చబడి ఉంటాయి, బలహీనమైన వాన్ డెర్ వాల్స్ దళాలు కలిసి ఉన్నాయి, ఇంటర్లేయర్ దూరం 3.35.

ప్రతి కార్బన్ అణువులో నాలుగు వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు ఉన్నాయి: ముగ్గురు σ బాండ్లలో పాల్గొంటారు, మరియు నాల్గవది విమానానికి లంబంగా ఒక P_Z కక్ష్యను ఆక్రమించింది. ఈ కక్ష్యల యొక్క పార్శ్వ అతివ్యాప్తి విస్తరించిన π (పిఐ) ఎలక్ట్రాన్ క్లౌడ్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది మొత్తం పొరపై డీలోకలైజ్ అవుతుంది.

డీలోకలైజ్డ్ π- ఎలక్ట్రాన్ క్లౌడ్: అధిక వాహకతకు ఆధారం

Π ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క డీలోకలైజేషన్ వాటిని గ్రాఫేన్ విమానంలో స్వేచ్ఛగా తరలించడానికి అనుమతిస్తుంది, ఇది మొబైల్ ఛార్జ్ క్యారియర్‌ల యొక్క నిరంతర నెట్‌వర్క్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. బాహ్య విద్యుత్ క్షేత్రం వర్తించినప్పుడు, ఈ ఎలక్ట్రాన్లు తక్కువ వికీర్ణంతో వలసపోతాయి, ఫలితంగా అధిక విమాన వాహకత మరియు తక్కువ విద్యుత్ నిరోధకత ఏర్పడుతుంది.

షట్కోణ జాలక యొక్క సమరూపత మరియు ఏకరూపత చెదరగొట్టడాన్ని మరింత తగ్గిస్తుంది మరియు ఎలక్ట్రాన్ చైతన్యాన్ని పెంచుతుంది, కొన్ని లోహాలలో కనిపించే దానితో పోల్చవచ్చు.

ఇంటర్లేయర్ ఎలక్ట్రికల్ కండక్టివిటీ: పరిమిత కానీ ముఖ్యమైనది

విమానాలలో ఎలక్ట్రాన్ చలనశీలత అత్యధికంగా ఉన్నప్పటికీ, గ్రాఫైట్ బలహీనమైన కానీ గుర్తించదగిన విమాన వాహకతను కూడా ప్రదర్శిస్తుంది. ఇది క్వాంటం టన్నెలింగ్ మరియు థర్మల్ ఎక్సైటేషన్ కారణంగా ఉంటుంది, ఇది ప్రక్కనే ఉన్న పొరల మధ్య తక్కువ సంఖ్యలో ఎలక్ట్రాన్లు పరివర్తనకు వీలు కల్పిస్తుంది. ఈ దృగ్విషయం గ్రాఫైట్ యొక్క త్రిమితీయ వాహకతకు దోహదం చేస్తుంది, అయినప్పటికీ ఇది చాలా అనిసోట్రోపిక్ గా ఉంది-విమానంలో వాహకత విమాన వాహకత ద్వారా దాదాపు 100 రెట్లు ఎక్కువ.

తక్కువ ఎలక్ట్రాన్ -ఫోనాన్ కలపడం: ఎత్తైన ఉష్ణోగ్రతల వద్ద మెరుగైన సామర్థ్యం

గ్రాఫైట్ తక్కువ ఎలక్ట్రాన్ -ఫోనాన్ కలపడం ప్రదర్శిస్తుంది, అనగా ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు మరియు లాటిస్ వైబ్రేషన్ల మధ్య పరస్పర చర్యలు తక్కువగా ఉంటాయి. ఇది క్యారియర్ వికీర్ణాన్ని తగ్గిస్తుంది మరియు ఎత్తైన ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కూడా విద్యుత్ పనితీరును నిర్వహిస్తుంది. దాని అల్ట్రాహ్ ద్రవీభవన స్థానం (> 3600 ° C) మరియు రసాయన స్థిరత్వంతో కలిపి, అధిక-ఉష్ణోగ్రత వాహక అనువర్తనాలకు గ్రాఫైట్ అనువైనది.

గ్రాఫైట్ ఎలక్ట్రోడ్లు: సాంకేతిక లక్షణాలు మరియు పారిశ్రామిక అనువర్తనాలు

గ్రాఫైట్ యొక్క ప్రత్యేకమైన వాహక లక్షణాలు ఉపయోగించిన గ్రాఫైట్ ఎలక్ట్రోడ్లను తయారు చేయడానికి ఎంపిక చేసే పదార్థంగా మారుతాయి:

1. ప్రాధమిక స్టీల్‌మేకింగ్ కోసం ఎలెక్ట్రిక్ ఆర్క్ ఫర్నేసులు (EAF)

2. సెకండరీ మెటలర్జీ మరియు రిఫైనింగ్ కోసం లాడిల్ ఫర్నేస్ (ఎల్ఎఫ్)

3.లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ యానోడెస్‌డ్యూ టు ఇంటర్‌కలేషన్ సామర్థ్యం మరియు వాహకత

4. ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లు మరియు సమర్థవంతమైన ప్రస్తుత బదిలీ కోసం జనరేటర్లలో బ్రష్‌లు

5. ఎలెక్ట్రోలిటిక్ కణాలు అల్యూమినియం, మెగ్నీషియం మరియు క్లోరిన్ ఉత్పత్తి

6. హై-టెంపరేచర్ ఫర్నేసులు, క్రూసిబుల్స్ మరియు న్యూక్లియర్ మోడరేటర్లు

కీ సాంకేతిక పారామితులు (UHP గ్రేడ్)

ముగింపు

గ్రాఫైట్ యొక్క అసాధారణ వాహకత అనేది బలమైన గ్రాఫేన్ పొరలలో దాని డీలోకలైజ్డ్ π- ఎలక్ట్రాన్ నెట్‌వర్క్ యొక్క ఫలితం. ఇది, అనిసోట్రోపిక్ ప్రసరణ, థర్మల్ స్టెబిలిటీ మరియు తక్కువ శక్తి నష్టాలతో కలిపి, చాలా మెటల్స్ మరియు కొన్ని లోహాల నుండి గ్రాఫైట్‌ను వేరు చేస్తుంది. ఈ లక్షణాలు మెటలర్జికల్, ఎనర్జీ స్టోరేజ్ మరియు ఎలెక్ట్రోకెమికల్ పరిశ్రమలలో దాని ఆధిపత్యాన్ని బలపరుస్తాయి -ఇక్కడ గ్రాఫైట్ ఎలక్ట్రోడ్లు సామర్థ్యం, ​​మన్నిక మరియు పనితీరుకు కేంద్రంగా ఉంటాయి.