グラファイトの電気伝導性は、主に、六角形に配列した炭素原子の層からなるその独特の結晶構造に起因する。この構造は、炭素原子が非晶質または無秩序な状態から高度に秩序化された結晶形態に再配列される、黒鉛化と呼ばれるプロセスによって形成される。
詳しい説明
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黒鉛の結晶構造：
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黒鉛の構造は、六角形のパターンに配列された炭素原子の層によって特徴付けられる。各炭素原子は、同じ面内で他の3つの炭素原子と結合し、層内で強い共有結合を形成している。これらの層は、弱いファンデルワールス力によって保持されているため、互いに容易にすべり合うことができ、これがグラファイトの潤滑性に寄与している。導電性のメカニズム
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グラファイトの高い電気伝導性は、六方晶層内での電子の非局在化によるものである。グラファイトでは、各炭素原子が3個の電子を使って隣接する炭素原子と共有結合を形成し、1個の電子は非局在化したままになっている。この非局在化した電子は、層の平面内で自由に動くことができ、電流を流すことができる。これが、グラファイトが層の平面に沿って優れた電気伝導性を持つ理由である。
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温度と厚さの影響：
黒鉛の電気伝導率は、温度と厚さによって変化する。一般に、黒鉛の導電率は、ある点までは温度とともに上昇し、その後は低下することがある。これは、熱エネルギーの増加により、非局在化電子の移動度が促進されるためである。さらに、グラファイトの厚みが薄くなると、表面効果やエッジ欠陥の影響が大きくなるため、一般的に厚いものよりも高い抵抗率を示す。
応用と強化：
