Science >> Wetenschap >  >> Energie

Waarom is grafiet een slechte elektriciteitsgeleider bij hoge temperaturen?

Grafiet is eigenlijk niet Een slechte geleider van elektriciteit bij hoge temperaturen. In feite neemt de geleidbaarheid toe met temperatuur. Dit is waarom:

* Structuur: De unieke structuur van Graphite bestaat uit lagen van koolstofatomen gerangschikt in zeshoekige vellen. Binnen deze vellen worden elektronen gedelokaliseerd, wat betekent dat ze vrij kunnen bewegen en bijdragen aan de hoge geleidbaarheid ervan.

* Temperatuureffect: Naarmate de temperatuur toeneemt, worden de trillingen van de koolstofatomen in het grafietrooster intenser. Deze vibratie verbetert eigenlijk de geleidbaarheid. Hier is hoe:

* Verhoogde elektronenmobiliteit: Verhoogde trillingen leidt tot meer botsingen tussen elektronen en atomen, wat op zijn beurt de energie van het elektron verhoogt. Dit resulteert in verhoogde elektronenmobiliteit en een hogere geleidbaarheid.

* Verminderde weerstand: Bij hogere temperaturen verzwakken de roostertrillingen de bindingen tussen de koolstofatomen. Deze afname van interatomaire binding vermindert de weerstand tegen elektronenstroom, waardoor de geleidbaarheid verder wordt verbeterd.

Dus het tegenovergestelde is waar - grafiet wordt een Beter geleider van elektriciteit bij hoge temperaturen.

Belangrijke opmerking: Hoewel de geleidbaarheid van grafiet toeneemt met de temperatuur, is deze nog steeds aanzienlijk lager dan metalen zoals koper of zilver, vooral bij zeer hoge temperaturen. Dit komt door de inherente beperkingen in de structuur van Graphite, waarbij elektronen nog steeds enige weerstand kunnen ondervinden als gevolg van interacties tussen lagen.