炭石墨材料优良的电传导性及其应用

石墨能够导电，是由于碳原子有两个自旋方向相同的2P电子,在基态时处于价带(又称π带)上，当它受激发后，便跃迁到上面空着的导带(π *带)上去，同时在价带上便留下数量相同的空穴。电子带负电荷，空穴带正电荷，当在电场作用下,电子和空穴各朝相反的方向运动,因而对电气传导作出贡献。由于石墨晶体中碳原子排列比较紧密，各个碳原子2P带上电子的共有化程度深，因而价带较宽，能和上面导带作轻微交叠，它们之间的能隙宽度可降至0.01eV,故只要价带上的电子受到轻微激发便可跃迁到导带上去，电导率即增高，故炭素材料的电阻随温度和它的石墨化程度的提高而降低。一般单晶石墨层面方向的电阻系数ρ=0.4Ω.mm2/m,而多晶石墨材料层面方向的电阻系数ρ≤10Ω.mm2/m。

炭石墨材料虽然是非金属材料，但因它具有良好的电传导性，而被认为是一种共价半导体和金属的中间物——半金属。石墨具有比某些金属还要好的热传导性、电传导性，同时具有远较金属为低的线胀系数、很高的熔点和化学稳定性，这就使它在工程应用上具有双重价值，可以在某些条件下当作金属使用，而在另一些条件下当作陶瓷使用。

炭石墨材料广泛应用于电工、冶金方面作为电气零件和导电电极，如半导体元件。当纯净石墨掺杂不同原子价的元素时，可形成半导体，掺杂三价硼元素为P型半导体;掺杂五价磷或砷元素为P型半导体。在电工方向还有电子元件、电机电刷、电气电触点、电火花加工等等。在冶金方面可作为电炉电极、矿热炉电极、炼铝用阳极和阴极等。