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، 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 المكونة من ستة أعضاء نظامًا مترافقًا ∏-∏. بمعنى آخر، في حلقة الكربون في نفس طبقة الجرافيت، تُشكل جميع ذرات الكربون رابطة ∏ كبيرة ضخمة، ويمكن لجميع الإلكترونات في هذه الرابطة الكبيرة أن تتدفق بحرية في الطبقة، وهذا هو سبب قدرة ورق الجرافيت على توصيل الكهرباء.

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

مبدأ التوصيل في ورق الجرافيت:

الكربون ذرة رباعية التكافؤ. من ناحية، وكما هو الحال مع ذرات المعادن، فإن الإلكترونات الخارجية للكربون تفقد بسهولة. يحتوي الكربون على عدد أقل من الإلكترونات الخارجية. وهو مشابه جدًا للمعادن، لذا يتمتع بموصلية كهربائية معينة. ستتولد إلكترونات حرة وفجوات مقابلة. وباقتران الإلكترونات الخارجية التي يفقدها الكربون بسهولة، وتحت تأثير فرق الجهد، ستتحرك الإلكترونات وتملأ الفجوات. وهذا هو مبدأ أشباه الموصلات.