هل الجرافين يوصل الكهرباء؟ 11 حقيقة (كيف ، لماذا ، واستخدامات)


الجرافين هو أهم مادة لزيادة قوة أي مادة. في هذه المقالة ، سنناقش الموصلية الكهربائية للجرافين بالتفصيل.

يُوصل الجرافين الكهرباء لأنه يحتوي على إلكترونات حرة تتحرك على طول بنيته. يسمح هيكل الكربون السداسي ثنائي الأبعاد بالتعبئة المجانية للإلكترونات في مادة الجرافين. ال تدفق كهربائي ينتقل بسهولة من خلال الجرافين ، مما يجعله موصلًا جيدًا للكهرباء.

سنناقش أيضًا التوصيل الكهربائي للجرافين ، والاستخدامات المختلفة للجرافين كموصل كهربائي ، وما إذا كان موصلًا فائقًا ، وما إذا كانت أكاسيده قادرة على توصيل الكهرباء. سوف نفكر أيضًا في حقيقة سبب عدم استخدام الجرافين في الأسلاك الكهربائية إلى جانب كونه موصلًا جيدًا.

كيف يوصل الجرافين الكهرباء؟

تعود الموصلية الكهربائية للإلكترونات بشكل أساسي إلى الإلكترونات الحرة المتوفرة في الذرات. دعونا نناقش كيف يمكن للجرافين توصيل الكهرباء.

يقوم الجرافين بتوصيل الكهرباء بسبب انجراف الإلكترونات القادرة على حمل التيار الكهربائي وتمرير التدفق الكهربائي عبر المادة. الصيغة الكيميائية للجرافين هي C6H12O2 ، وكل ذرة كربون تشترك في أ الرابطة التساهمية مع الكربون الثلاثة ولديه إلكترونات حرة بسبب الكربون الرابع المترابط.

لماذا يعتبر الجرافين موصل جيد للكهرباء؟

يسمح الموصل الجيد للكهرباء بتدفق التدفق الكهربائي من خلاله. دعونا نناقش السبب وراء الموصلية الجيدة للجرافين بإيجاز.

يعتبر الجرافين موصلًا جيدًا للكهرباء لأنه يحتوي على زوج من الكربون غير المترابط يسمح بحركة الإلكترونات ، مما يولد تدفق التيار الكهربائي. تتداخل جزيئات الكربون في الجرافين مع إنتاج الروابط سندات بي التي تعطي إلكترونات حرة في الهيكل بأكمله ، مما يجعلها موصلة.

الموصلية الكهربائية للجرافين

تحدد كثافة الإلكترون في حجمه التوصيل الكهربائي للجرافين. دعونا نتحدث عن التوصيل الكهربائي للجرافين بالتفصيل.

يوفر التوصيل الكهربائي الجرافين 80 × 106 S / m بسبب تنقل الإلكترون العالي في هيكله السداسي من ذرات الكربون المستعبدة من خلال مشاركة روابط pi. ترتبط الموصلية الكهربائية للجرافين عكسيا به المقاومة النوعية من التدفق الحالي. انها تعتمد بشكل مباشر على تنقل الإلكترون في هذا الشأن.

استخدامات الجرافين كموصل

يستخدم الجرافين باعتباره موصلًا جيدًا للكهرباء لأغراض مختلفة. دعونا نناقش بعض استخدامات الجرافين كموصل كهربائي.

  • يستخدم الجرافين في الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر للحفاظ على الدوائر المتكاملة في درجات حرارة منخفضة.
  • يستخدم الجرافين في الخلايا الشمسية وشاشات اللمس وألياف المطاط والبوليمر.
  • يستخدم الجرافين لإنتاج الترانزستورات والثنائيات وبطاريات Li-ion.
  • يستخدم الجرافين في مجسات الإجهاد والغاز ودرجة الحرارة نظرًا لخصائصه الكيميائية والحرارية.
الصورة الائتمان: الجرافين by مانح (CC BY-SA 4.0)

هل الجرافين موصل فائق؟

الموصلات الفائقة هي تلك التي لها موصلية عالية ومقاومة صفرية. دعونا نناقش ما إذا كان الجرافين هو موصل فائق أم لا باختصار.

الجرافين هو موصل فائق مثل خفة حركة الإلكترونات ، والتركيز مرتفع في مادتها. يتم تحقيق ذلك فقط عندما يتم وضع طبقتين من الجرافين ، وهما هيكل ثنائي الأبعاد ، معًا بزاوية معينة بحيث يمكن للإلكترونات في كل طبقة إجراء تدفق التيار الكهربائي.

هل الجرافين موصل أكثر من النحاس؟

تعتمد موصلية كل عنصر على الكمية الإجمالية للتدفق الكهربائي الذي يمر عبره. دعونا نناقش نسبيا موصلية النحاس والجرافين.

موصلية الجرافين أعلى من النحاس. الموصلية الكهربائية للنحاس 59.8 × 106 S / m وهي أقل بنسبة 70٪ من موصلية الجرافين. يحتوي النحاس على إلكترون تكافؤ واحد ، في حين أن إلكترونات الجرافين باي-الرابطة حرة الحركة وتزيد من موصلية الجرافين.

لماذا لا يستخدم الجرافين في الأسلاك؟

على الرغم من كونه موصلًا جيدًا مع موصلية أعلى بكثير من النحاس ، إلا أن الجرافين لا يستخدم في الأسلاك الكهربائية. دعونا نتعلم الحقيقة وراء هذا.

لا يستخدم الجرافين في الأسلاك الكهربائية لأنه مكلف ويتطلب صيانة عالية. أيضًا ، يمكن أن يتلامس الجرافين مع الأكسجين الموجود في الهواء ويصبح مؤكسدًا ، ولا يعد أكسيد الجرافين موصلًا كهربائيًا. علاوة على ذلك ، فإن الجرافين مغناطيسي ويظهر سلوكًا جذابًا في المجال المغناطيسي.

هل يوصل الجرافين الكهرباء أفضل من الجرافيت؟

الجرافيت هو شكل بلوري من الكربون يتكون من طبقات مكدسة. دعونا نناقش ما إذا كان الجرافين موصلًا أفضل من الجرافيت أم لا.

يعمل الجرافين على توصيل الكهرباء بشكل أفضل من الجرافيت لأنه يحتوي على إلكترونات حرة غير مركزة ذات كثافة عالية تنتشر عبر منطقة المقطع العرضي للجرافين. يحتوي الجرافيت على رابطة قوية بين الكربون والكربون ؛ وبالتالي ، فإن حركة الإلكترونات بسبب الترابط القوي أمر مستحيل.

هل يوصل أكسيد الجرافين الكهرباء؟

معظم أكاسيد المعادن غير موصلة للكهرباء. دعونا نناقش ما إذا كان أكسيد الجرافين يوصل الكهرباء أم لا.

لا يوصل أكسيد الجرافين الكهرباء حيث تشكل الإلكترونات الحرة من الجرافين روابط مع ذرات الأكسجين. ترتبط هذه الإلكترونات بذرتين من الأكسجين لتكوين أكاسيد ، وبالتالي لا تترك وراءها إلكترونًا حرًا لتوصيل الكهرباء.

هل الجرافين يوصل الحرارة؟

يقال إن المادة موصل جيد للحرارة إذا سمحت للحرارة بالتدفق عبرها. دعونا نناقش ما إذا كان الجرافين موصلًا للحرارة أم لا.

يعتبر الجرافين موصلًا جيدًا للحرارة لأنه يسمح بمرور تدفق الحرارة عبره. تبلغ الموصلية الحرارية للجرافين 5300 واط / مللي كلفن وهي أعلى من الموصلية الحرارية للنحاس. تنقل الإلكترونات المشتركة في روابط pi الحرارة عبر منطقة مادة الجرافين.

في الختام

يمكننا أن نستنتج من هذه المقالة أن الجرافين موصل جيد للحرارة والكهرباء نظرًا لوجود الإلكترونات الحرة المشتركة أثناء تكوين روابط pi. أكسيد الجرافين ليس موصلًا جيدًا للحرارة والكهرباء. إنه يشكل روابط شعاعية مع الأكسجين وبالتالي يمكن استخدامه في الأسلاك الكهربائية.

أكشيتا ماباري

مرحبًا ، أنا أكشيتا ماباري. لقد حصلت على ماجستير. في الفيزياء. لقد عملت في مشاريع مثل النمذجة العددية للرياح والأمواج أثناء الإعصار ، وفيزياء اللعب وآلات التشويق الآلية في مدينة الملاهي على أساس الميكانيكا الكلاسيكية. لقد تابعت دورة تدريبية حول Arduino وأنجزت بعض المشاريع الصغيرة على Arduino UNO. أحب دائمًا استكشاف مناطق جديدة في مجال العلوم. أنا شخصياً أعتقد أن التعلم يكون أكثر حماساً عندما يتعلم بالإبداع. بصرف النظر عن هذا ، أحب القراءة ، والسفر ، والعزف على الجيتار ، وتحديد الصخور والطبقات ، والتصوير ، ولعب الشطرنج. اتصل بي على LinkedIn - LinkedIn.com/in/akshita-mapari-b38a68122

آخر المقالات

الرابط إلى 5 حقائق حول هل الجرافين وأكسيد الجرافين مغناطيسي؟

5 حقائق حول هل الجرافين وأكسيد الجرافين مغناطيسي؟

الجرافين هو تآصل من الجرافيت يتكون من الكربون. في هذا المقال سنتحدث عن السلوك المغناطيسي للجرافين وأكسيده. يتكون الجرافين بحتة من الكربون وبالتالي ...