لماذا يُوصِّل ورق الجرافيت الكهرباء؟ ما هو مبدأ عمله؟

لماذا ورق الجرافيت موصل للكهرباء؟

لأن الجرافيت يحتوي على شحنات حرة الحركة، تتحرك هذه الشحنات بحرية بعد الكهربة لتكوين تيار كهربائي، ما يجعله موصلًا للكهرباء. يكمن السبب الحقيقي وراء موصلية الجرافيت للكهرباء في أن ست ذرات كربون تتشارك بستة إلكترونات لتكوين رابطة كبيرة ∏66، تحتوي على ستة إلكترونات وستة مراكز. في حلقة الكربون في نفس طبقة الجرافيت، تُشكل جميع الحلقات الستة نظامًا مترافقًا ∏-∏. بمعنى آخر، في حلقة الكربون في نفس طبقة الجرافيت، تُشكل جميع ذرات الكربون رابطة ∏ كبيرة جدًا، ويمكن لجميع الإلكترونات في هذه الرابطة الكبيرة أن تتدفق بحرية في الطبقة، وهذا ما يجعل ورق الجرافيت موصلًا للكهرباء.

الجرافيت بنية صفائحية، وتحتوي على إلكترونات حرة غير مرتبطة بين الطبقات. بعد التكهرب، تتحرك هذه الإلكترونات في اتجاه واحد. جميع المواد تقريبًا موصلة للكهرباء، والمسألة تتعلق فقط بالمقاومة الكهربائية. تُحدد بنية الجرافيت أنه الأقل مقاومةً بين عناصر الكربون.

مبدأ التوصيل في ورق الجرافيت:

الكربون ذرة رباعية التكافؤ. من ناحية، وكما هو الحال مع ذرات المعادن، تفقد الإلكترونات الخارجية بسهولة. يحتوي الكربون على عدد أقل من الإلكترونات الخارجية. وهو مشابه جدًا للمعادن، لذا يتمتع بموصلية كهربائية معينة. ستتولد إلكترونات حرة وفجوات مقابلة. وبتأثير فرق الجهد، تتحرك الإلكترونات الخارجية التي يفقدها الكربون بسهولة، مما يؤدي إلى ملء الفجوات. وينتج تدفق الإلكترونات. هذا هو مبدأ أشباه الموصلات.