了解石墨电阻率

石墨电阻率是表示石墨导电性的物理量。这种方法是有效评估不同石墨材料导电性的技术。石墨电阻率与单位长度上的电阻大小有关，一般用欧姆表表示，简称为 Ω-m。

石墨电阻率测量

四探针法

四探针法是实验室最常用的高精度测量方法。四个探头，将电流压在样品上，通过测量电压差来计算电阻率。四探针法的优点是避免了接触电阻的影响，测量精度非常高，可适用于块状和薄膜状样品。

双探针法

双探头法直接将电流施加到样品的两端并测量电压。计算总电阻。双探头法的优点是简单、易于操作。此外，双探头法还能适应快速、低要求的测量场景。

热丝法

热线法利用电流加热样品内部的热线或线圈，以测量电阻随温度变化的特性。这种方法还能研究不同材料在高温条件下的导电性。

高温四探针法

这种方法可以测试高温环境条件下的电阻率。高温四探头法是将高温炉与四探头装置结合起来进行高温性能评估的方法。

接触电阻法

接触电阻法主要用于实验室的近距离研究。惠斯通电桥平衡测量电路是测试样品电阻的精确测量方法之一。

温度依赖性分析

温度依赖性分析可以研究石墨材料电阻随温度变化的规律，获得石墨稳定的相关导电性能，为材料在高温下的应用提供数据支持。

下表列出了不同石墨材料的电阻值

影响石墨电阻率的因素

材料纯度

杂质越少，材料的电阻率越低

晶粒尺寸和取向

粒度

石墨电阻在很大程度上取决于晶粒大小和取向。尺寸较大的晶粒会减少晶界散射效应，使导电路径更加连续，从而降低电阻；相反，尺寸较小的晶粒会增加晶界，导致电子散射更加频繁，从而增加电阻。

定向

石墨是一种 异方性 材料，电子沿层平面（a-b 平面）流动的阻力小，沿层平面的阻力也小。相反，由于范德华力垂直于层平面（c 轴），其电阻会明显增加。因此，晶粒越大，晶粒方向越靠近电流流动方向，石墨的电阻就越低。

结构缺陷

晶格缺陷

石墨中的点缺陷，如空位和杂质原子，会破坏碳原子的完整 π 键系统，阻碍电子在层内的自由移动，从而增加电阻率。

晶界缺陷

晶界的存在会增加电子散射，阻碍电子在晶粒间的流动，从而导致电阻率增强。此外，晶界数量越多或晶粒尺寸越小，这种效应就越明显。

层间缺陷

层间的这种位错、皱纹或间隙会降低石墨之间的导电性。 层数这使得电子沿 c 轴方向流动更加困难，从而大大增加了其垂直电阻率。

孔隙和裂缝

产品中的孔隙和裂缝使石墨的有效导电面积变小，电流路径变长，从而导致电阻率增大。

温度影响

可以看出，随着煅烧或 图形化 温度升高时，产品的比电阻率会逐渐降低。不过，降低的原因有所不同。在焙烧阶段，比电阻率下降的主要原因是挥发物的释放、粘合剂的结焦以及产品的不断收缩。在石墨化阶段，比电阻率下降的原因是无定形碳转化为石墨化碳。 石棉 晶体结构。

外部压力

外部压力通过压缩石墨结构的孔隙来提高材料的致密性。压力还会影响石墨晶体层的排列，降低 c 轴方向的电阻率。一般来说，外部压力体现在降低孔隙率、改善晶粒连接和增强层间排列上。

石墨和铜的导电性比较

在常温应用中，铜的导电率高于石墨；但在高温应用中，石墨的导电率仍高于铜。

结论

电阻率对石墨的电气性能有很大影响。电阻率是决定石墨电气性能的关键因素之一。石墨的电阻率越小，导电性越好，能耗越低。