لماذا يوصل ورق الجرافيت الكهرباء؟ ما هو المبدأ؟

لماذا يوصل ورق الجرافيت الكهرباء؟

نظرًا لاحتواء الجرافيت على شحنات حرة الحركة، تتحرك هذه الشحنات بحرية بعد التكهرب لتكوين تيار كهربائي، مما يجعله موصلًا للكهرباء. والسبب الحقيقي وراء توصيل الجرافيت للكهرباء هو أن ست ذرات كربون تتشارك ستة إلكترونات لتكوين رابطة Ϗ66 قوية، حيث تتشارك ستة إلكترونات في ستة مراكز. في حلقة الكربون ضمن الطبقة نفسها من الجرافيت، تُشكل جميع الحلقات السداسية نظامًا مترافقًا Ϗ-Ϗ. بعبارة أخرى، في حلقة الكربون ضمن الطبقة نفسها من الجرافيت، تُشكل جميع ذرات الكربون رابطة Ϗ ضخمة، وتستطيع جميع الإلكترونات في هذه الرابطة التدفق بحرية في الطبقة، وهذا هو سبب قدرة ورق الجرافيت على توصيل الكهرباء.

الجرافيت عبارة عن بنية صفائحية، ويحتوي على إلكترونات حرة غير مرتبطة بين طبقاته. بعد التكهرب، يمكنها التحرك في اتجاه محدد. جميع المواد تقريبًا موصلة للكهرباء، والفرق يكمن في المقاومة الكهربائية. بنية الجرافيت هي التي تحدد أنه يتمتع بأقل مقاومة كهربائية بين عناصر الكربون.

مبدأ التوصيل الكهربائي لورق الجرافيت:

الكربون ذرة رباعية التكافؤ. من جهة، وكما هو الحال في ذرات المعادن، تفقد الإلكترونات الخارجية بسهولة. يمتلك الكربون عددًا أقل من الإلكترونات الخارجية، وهو ما يجعله مشابهًا للمعادن، لذا يتمتع بموصلية كهربائية معينة. عند حدوث فرق جهد، تتولد إلكترونات حرة وفجوات. وبالتزامن مع فقدان الكربون للإلكترونات الخارجية، يتحرك الكربون تحت تأثير فرق الجهد، مما يؤدي إلى ملء الفجوات، وبالتالي خلق تدفق للإلكترونات. هذا هو مبدأ عمل أشباه الموصلات.