흑연 전기 저항의 이해

흑연 전기 저항은 전도도를 나타내는 물리량의 양입니다. 이 방법은 다양한 흑연 재료의 전도도를 효과적으로 평가하는 기술입니다. 흑연 전기 저항은 단위 길이당 저항의 크기와 관련이 있으며 일반적으로 옴-미터로 표시되며 줄여서 Ω-m으로 표시됩니다.

흑연 전기 저항 측정

4프로브 방식

4프로브 방식은 실험실에서 가장 일반적으로 사용되는 고정밀 측정 방식입니다. 4개의 프로브가 시료에 전류를 흘려 전압 차이를 측정하여 저항을 계산합니다. 4 프로브 방식의 장점은 접촉 저항의 영향을 피할 수 있고 측정 정확도가 매우 높으며 벌크 및 박막 형태의 시료에 적용 할 수 있다는 것입니다.

두 개의 프로브 방법

2프로브 방식은 시료의 양쪽 끝에 직접 전류를 인가하고 전압을 측정합니다. 총 저항을 계산합니다. 2프로브 방식의 장점은 간단하고 조작이 쉽다는 것입니다. 또한 2프로브 방식은 빠르고 수요가 적은 측정 장면에도 적합합니다.

핫 와이어 방식

열선법은 전류로 시료 내부의 열선이나 코일을 가열하여 온도에 따라 변화하는 저항의 특성을 측정하는 방법입니다. 이 방법은 또한 다양한 재료의 고온 조건에서 전도도를 연구합니다.

고온 4-프로브 방식

이 방법으로 고온 환경 조건에서의 저항을 테스트할 수 있습니다. 고온 4 프로브 방식은 고온 성능 평가를 위해 고온로와 4 프로브 장치를 결합한 방식입니다.

접촉 저항 방법

접촉 저항 방법은 주로 실험실 밀착 연구에 사용됩니다. 시료의 저항을 테스트하는 데 사용되는 정확한 측정 방법 중 하나는 휘트스톤 브리지 밸런스 측정 회로입니다.

온도 의존성 분석

온도 의존성 분석은 흑연 소재의 온도에 따른 저항 변화 규칙을 연구하고, 흑연의 안정적이고 관련된 전도성 특성을 파악하며, 고온에서 소재를 적용하기 위한 데이터를 지원할 수 있습니다.

다음 표는 다양한 흑연 소재의 저항을 보여줍니다.

흑연 전기 저항에 영향을 미치는 요인

재료 순도

재료에 포함된 불순물이 적을수록 저항이 낮아집니다.

입자 크기 및 방향

입자 크기

흑연 전기 저항은 입자 크기와 방향에 따라 크게 달라집니다. 입자 크기가 클수록 입자 경계 산란 효과가 감소하고 전도 경로의 연속성이 높아져 저항이 감소하며, 반대로 입자 크기가 작을수록 입자 경계가 증가하여 전자 산란이 더 빈번해져 저항이 증가합니다.

오리엔테이션

흑연은 이방성 물질은 층면(a-b 평면)을 따라 전자의 흐름에 대한 저항이 낮고 저항이 낮습니다. 반대로 층 평면(c축)에 수직으로 작용하는 반데르발스 힘으로 인해 저항이 크게 증가합니다. 따라서 입자가 크고 입자 방향이 전류가 흐르는 방향에 가까울수록 흑연의 저항은 낮아집니다.

구조적 결함

격자 결함

흑연의 빈 공간이나 불순물 원자와 같은 점 결함은 탄소 원자의 완전한 π 결합 시스템을 파괴하고 층 내에서 전자의 자유로운 이동을 차단하여 저항을 증가시킵니다.

입자 경계 결함

입자 경계가 존재하면 전자 산란이 증가하여 입자를 가로지르는 전자의 흐름을 방해하고 저항이 증가합니다. 또한 입자 경계의 수가 많거나 입자 크기가 작을수록 이 효과는 더욱 두드러집니다.

레이어 간 결함

이러한 전위, 주름 또는 층 사이의 간격은 흑연 사이의 전도도를 감소시킵니다. 레이어를 증가시켜 전자가 C축 방향을 따라 흐르기 어렵게 만들어 저항을 수직으로 상당히 증가시킵니다.

다공성 및 균열

제품의 기공과 균열은 흑연의 유효 전도 면적을 낮추고 전류의 경로를 길게 하여 저항을 향상시킵니다.

온도 효과

소성 또는 흑연화 온도가 상승하면 제품의 비저항이 점차 감소합니다. 그러나 감소하는 이유는 다릅니다. 로스팅 단계에서 비저항이 떨어지는 것은 주로 휘발성 물질의 방출, 바인더의 코킹, 제품의 지속적인 수축으로 인해 발생합니다. 흑연화 단계에서 비저항이 떨어지는 이유는 비정질 탄소가 다음과 같은 형태로 변형되기 때문입니다. 흑연 결정 구조.

외부 압력

외부 압력은 흑연 구조의 기공을 압축하여 재료의 치밀화를 증가시킵니다. 또한 압력은 흑연 결정 층의 배열에 영향을 미치고 C축 방향의 저항을 감소시킵니다. 일반적으로 외부 압력은 다공성 감소, 입자 연결 개선, 층간 배열 향상에 반영됩니다.

흑연과 구리의 전기 전도도 비교

상온에서는 구리가 흑연보다 전도도가 높지만, 고온에서는 흑연이 여전히 구리보다 높은 전도도를 유지합니다.

결론

저항률은 흑연의 전기적 특성에 큰 영향을 미칩니다. 전기 저항은 흑연의 전기적 특성을 결정하는 중요한 요소 중 하나입니다. 흑연의 전도도가 작을수록 전도성이 좋아지고 에너지 소비가 줄어듭니다.