グラファイト紙はなぜ電気を通すのでしょうか？その原理は何ですか？

なぜ黒鉛紙は電気を通すのか？

グラファイトは自由移動電荷を含んでいるため、帯電後に電荷が自由に移動し電流を形成することで電気を伝導することができます。グラファイトが電気を伝導する本当の理由は、6つの炭素原子が6つの電子を共有して、6つの電子と6つの中心を持つ大きなπ66結合を形成するからです。グラファイトの同じ層の炭素環では、すべての6員環がπ-π共役系を形成します。言い換えれば、グラファイトの同じ層の炭素環では、すべての炭素原子が巨大なπ結合を形成し、この大きなπ結合内のすべての電子が層内を自由に移動できるため、グラファイト紙は電気を伝導することができるのです。

グラファイトは層状構造をしており、層間には結合していない自由電子が存在します。これらの電子は通電後、一定の方向に移動することができます。事実上すべての物質は電気を伝導しますが、問題は抵抗率です。グラファイトの構造は、炭素元素の中で最も低い抵抗率を持つ理由を決定づけています。

グラファイト紙の導電原理：

炭素は4価の原子です。一方では、金属原子と同様に、最外殻電子は容易に失われます。炭素は最外殻電子の数が少ないため、金属と非常によく似ており、一定の電気伝導性を持ちます。その結果、対応する自由電子と正孔が生成されます。炭素が容易に失う外殻電子と、電位差の作用によって、正孔が移動して埋められ、電子の流れが生じます。これが半導体の原理です。