石墨纸导电原理及特性

石墨纸的优点便是碳含量非常的高，以此可以看出，它导电的性质，便是由于碳含量从而展开的。当然，石墨纸中还有其它的成分，例如说氯含量，已经称超过了35，硫含量也超过了300以上。由此含量，我们便可以看的出，制作成功的石墨纸的抗拉强度非常的高，而且，它的压缩率也很好，我们可以自由展开存储石墨纸。在运用方面，也是非常的方便的。

石墨纸为什么能导电?

因为石墨中含有自由移动的电荷，所以在通电后电荷自由移动，形成电流，所以可以导电。石墨导电的真正原因在于，6个碳原子共用6个电子形成的6电子6中心的大∏66键，在石墨的同层碳环中，所有的6元环都形成∏-∏共轭体系，或者说在石墨的同层碳环中，所有的碳原子形成一个巨大的大∏键，且这个大∏键中的所有电子能够在层内自由流动，这是石墨纸能够导电的原因所在。

石墨是片层结构，层间有未成键的自由电子，通电后，能定向移动。实际上所有物质都导电，只是电阻率大小的问题。石墨的结构决定了它是碳元素物质里电阻率最小的。

石墨纸导电原理：

碳是四价原子， 一方面，就像金属原子最外层电子易失去，碳最外层电子较少，很像金属，所以具备一定导电性能， 当其中渗入五价原子磷和三价原子硼，会产生相应的自由电子和空穴。加上碳本来就很容易失去的外层电子，在电势差的作用下，就会有运动并填补空穴。产生电子流。这就是半导体原理。

石墨纸导电特性：

导电、导热性：石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低，甚至在极高的温度下，石墨成绝热体。石墨能够导电是因为石墨中每个碳原子与其他碳原子只形成3个共价键,每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷。

石墨纸导电的性质是众人皆知的，因此，我们不要在雷雨天气将石墨纸放置在含电量极高的极其旁边，也不要被儿童所触摸到，如果儿童沾染上碳的成分，又去玩电器，对身体健康可是有损的。当然，虽然石墨纸有导电的性质，但是它的散热效果可是极高的，可以用石墨纸包裹热能量的东西，都是没有任何关系的。事后，只要注意储存好，就万无一失了。

碳是四价原子，一方面，就像金属原子最外层电子易失去，碳最外层电子较少，很像金属，所以具备一定导电性能。

当其中渗入五价原子磷和三价原子硼，会产生相应的自由电子和空穴。加上碳本来就很容易失去的外层电子，在电势差的作用下，就会有运动并填补空穴。产生电子流。这就是半导体原理。

石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp杂化轨道成键，并有如下的特点：碳原子有4个价电子，其中3个电子生成sp键，即每个碳原子都贡献一个位于pz轨道上的未成键电子，近邻原子的pz轨道与平面成垂直方向可形成π键，新形成的π键呈半填满状态。研究证实，石墨烯中碳原子的配位数为3，每两个相邻碳原子间的键长为1.42 10米，键与键之间的夹角为120 。除了σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构外，每个碳原子的垂直于层平面的pz轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键（与苯环类似），因而具有优良的导电和光学性能。

石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa，固有的拉伸强度为130GPa。而利用氢等离子改性的还原石墨烯也具有非常好的强度，平均模量可大0.25TPa。 由石墨烯薄片组成的石墨纸拥有很多的孔，因而石墨纸显得很脆，然而，经氧化得到功能化石墨烯，再由功能化石墨烯做成石墨纸则会异常坚固强韧。

石墨烯在室温下的载流子迁移率约为15000cm/（V·s），这一数值超过了硅材料的10倍，是已知载流子迁移率最高的物质锑化铟（InSb）的两倍以上。在某些特定条件下如低温下，石墨烯的载流子迁移率甚至可高达250000cm/（V·s）。与很多材料不一样，石墨烯的电子迁移率受温度变化的影响较小，50~500K之间的任何温度下，单层石墨烯的电子迁移率都在15000cm/（V·s）左右。另外，石墨烯中电子载体和空穴载流子的半整数量子霍尔效应可以通过电场作用改变化学势而被观察到，而科学家在室温条件下就观察到了石墨烯的这种量子霍尔效应。 石墨烯中的载流子遵循一种特殊的量子隧道效应，在碰到杂质时不会产生背散射，这是石墨烯局域超强导电性以及很高的载流子迁移率的原因。石墨烯中的电子和光子均没有静止质量，他们的速度是和动能没有关系的常数。 石墨烯是一种零距离半导体，因为它的传导和价带在狄拉克点相遇。在狄拉克点的六个位置动量空间的边缘布里渊区分为两组等效的三份。相比之下，传统半导体的主要点通常为Γ，动量为零。

石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是为止导热系数最高的碳材料，高于单壁碳纳米管（3500W/mK）和多壁碳纳米管（3000W/mK）。当它作为载体时，导热系数也可达600W/mK。 此外，石墨烯的d道热导率可以使单位圆周和长度的碳纳米管的d道热导率的下限下移。

石墨烯具有非常良好的光学特性，在较宽波长范围内吸收率约为2.3%，看上去几乎是透明的。在几层石墨烯厚度范围内，厚度每增加一层，吸收率增加2.3%。大面积的石墨烯薄膜同样具有优异的光学特性，且其光学特性随石墨烯厚度的改变而发生变化。这是单层石墨烯所具有的不寻常低能电子结构。室温下对双栅极双层石墨烯场效应晶体管施加电压，石墨烯的带隙可在0~0.25eV间调整。施加磁场石墨烯纳米带的光学响应可调谐至太赫兹范围。 当入射光的强度超过某一临界值时，石墨烯对其的吸收会达到饱和。这些特性可以使得石墨烯可以用来做被动锁模激光器。 这种独特的吸收可能成为饱和时输入光强超过一个阈值，这称为饱和影响，石墨烯可饱和容易下可见强有力的激励近红外地区，由于环球光学吸收和零带隙。由于这种特殊性质，石墨烯具有广泛应用在超快光子学。石墨烯/氧化石墨烯层的光学响应可以调谐电。 更密集的激光照明下，石墨烯可能拥有一个非线性相移的光学非线性克尔效应。

在非极性溶剂中表现出良好的溶解性 ，具有超疏水性和超亲油性。科学家在2015年的研究中表示约4125K ，有其他研究表明熔点可能在5000K左右。可以吸附和脱附各种原子和分子。

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