石墨零配件加工的電性質(zhì)和磁性質(zhì)

石墨零配件加工的電性質(zhì)和磁性質(zhì)石墨零配件加工單晶的電導(dǎo)率具有明顯的異向性，在平行于層面方向上在室溫下，其電阻率約為5×10Ω·cm，而垂直于層面的C軸方向上，其電阻率就會(huì)增加100~1000倍。石墨塊的電阻異向性與此有密切關(guān)系，異向性因制造過(guò)程中形成的晶體配列程度不同而有差異。石墨零配件加工的電阻隨溫度而變化的情況示于圖3-20。人造石墨有這樣一個(gè)特征，即石墨化溫度越高，其電阻就越小，而且在某一溫度下，其電阻值為最小。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可知，以石油焦為原料制取的石墨，其最小值發(fā)生在400~600℃之間，超過(guò)此溫度，一直到2500℃，電阻幾乎成直線(xiàn)增加，而且電阻的最小值越小，此直線(xiàn)上升的坡度就越大。如果考慮與電性質(zhì)有關(guān)的石墨的電子能帶的構(gòu)造，石墨從其本質(zhì)來(lái)看是一種半導(dǎo)體，充滿(mǎn)電子的價(jià)電子帶被空的導(dǎo)帶和狹窄的禁帶所隔開(kāi)，當(dāng)溫度上升時(shí)，電子便從價(jià)電子帶向?qū)б苿?dòng)（被激發(fā)），在價(jià)電子帶殘留下帶正電荷的空穴，此電子和空穴（此兩者叫做載流子）共同起導(dǎo)電作用。導(dǎo)電能力的大小不僅取決于載流子的數(shù)量，而且因載流子運(yùn)動(dòng)時(shí)的散射情況而有不同。散射的原因是原子的品格振動(dòng)具有周期性的素亂。這是原子的熱運(yùn)動(dòng)所別趣的，所以隨著溫度的上升，電阻亦不斷增加。可是單晶石墨零配件加工，溫度下降，其電阻這簡(jiǎn)減少，所以還要考慮它還具有金屬性格的一面，因此還可認(rèn)為，價(jià)電子帶和導(dǎo)帶的一部分互相重疊。這樣能帶的構(gòu)造形式如圖3-21所示。

磁學(xué)的性質(zhì)對(duì)碳的電子論的研究提供了有力的線(xiàn)索。物質(zhì)的磁化率（x）是表示磁力矩（磁化強(qiáng)度)（M）和磁場(chǎng)強(qiáng)度（H)。如果x為負(fù)，該物質(zhì)即是反磁性體。純粹石墨零配件加工的磁化率的導(dǎo)向性是非常高的：在a向上，x=-21.5×10emu/g；在C向上，x=-0.5x10-“emu/g。a向結(jié)晶尺寸的大小對(duì)此種反磁化率有很大的影響。許多種碳，在1500℃熱處理溫度下，出現(xiàn)x的急劇增加，在2300℃以上時(shí)，達(dá)到飽和。這種x值劇增的現(xiàn)象發(fā)生在晶體尺寸為（75~150）×0.1nm的范圍內(nèi)。圖3-22表示熱處理溫度與磁化率的關(guān)系。