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石墨零配件加工的電性質和磁性質-冈本视频旧版下载安装ioses石墨

石墨零配件加工單晶的電導率具有明顯的異向性,在平行於層麵方向上在室溫下,其電阻率約為5×10Ω·cm,而垂直於層麵的C軸方向上,其電阻率就會增加100~1000倍。石墨塊的電阻異向性與此有密切關係,異向性因製造過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於圖3-20。人造石墨有這樣一個特征,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。

根據經驗可知,以石油焦為原料製取的石墨,其最小值發生在400~600℃之間,超過此溫度,一直到2500℃,電阻幾乎成直線增加,而且電阻的最小值越小,此直線上升的坡度就越大。如果考慮與電性質有關的石墨的電子能帶的構造,石墨從其本質來看是一種半導體,充滿電子的價電子帶被空的導帶和狹窄的禁帶所隔開,當溫度上升時,電子便從價電子帶向導帶移動(被激發),在價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)共同起導電作用。導電能力的大小不僅取決於載流子的數量,而且因載流子運動時的散射情況而有不同。散射的原因是原子的品格振動具有周期性的素亂。這是原子的熱運動所別趣的,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,其電阻這簡減少,所以還要考慮它還具有金屬性格的一麵,因此還可認為,價電子帶和導帶的一部分互相重疊。這樣能帶的構造形式如圖3-21所示。

磁學的性質對碳的電子論的研究提供了有力的線索。物質的磁化率(x)是表示磁力矩(磁化強度)M)和磁場強度(H)。如果x為負,該物質即是反磁性體。純粹石墨零配件加工的磁化率的導向性是非常高的:在a向上,x=-21.5×10emu/g;在C向上,x=-0.5x10-emu/ga向結晶尺寸的大小對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x的急劇增加,在2300℃以上時,達到飽和。這種x值劇增的現象發生在晶體尺寸為(75~150)×0.1nm的範圍內。圖3-22表示熱處理溫度與磁化率的關係。

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