石墨作為碳的形態(tài)之一，為層型結(jié)構(gòu)，層中每個碳原子以sp2雜化軌道與三個相鄰的碳原子形成三個等距離的鍵，未參與雜化的spz軌道還有一個孤電子，與石墨層的方向垂直，每個碳原子的spz軌道的孤電子相互重疊（肩并肩），形成離域π鍵，這些離域電子在整個碳原子平面內(nèi)自由移動，導(dǎo)致了石墨在平行于片層地方向上有良好的導(dǎo)電性，而層與層之間以范德華力相結(jié)合，呈高電阻。因此，石墨可被看成二維導(dǎo)體，其輸運性質(zhì)介于金屬與半導(dǎo)體之間，屬傳統(tǒng)的半金屬(semimeta1)類型材料。石墨的二維特性是碳納米管得以研制成功的關(guān)鍵，石墨薄片能卷成管，進而石墨的碳原子層卷曲成圓柱狀，就形成徑向尺寸很小的碳納米管。所以石墨的二維輸運特性是理論與實驗研究的熱點。
石墨粉的導(dǎo)電性主要取決于純度（即含碳量），石墨化度（石墨化度是衡量炭素物質(zhì)從無定形炭通過結(jié)構(gòu)重排,其晶體接近完善石墨的程度）以及粉體顆粒大小、形態(tài)等因素。一般來講，粉體純度越高、石墨化度越高、粒徑分布越寬、長徑比越高，則導(dǎo)電性越好。
導(dǎo)電碳黑是一個統(tǒng)稱，它泛指導(dǎo)電能力強于普通炭黑、色素炭黑的特殊炭黑品種。根據(jù)導(dǎo)電能力大小，從低到高以此可分為CF導(dǎo)電碳黑（Conductive Blacks），SCF超導(dǎo)電碳黑（Super Conductive Blacks），XCF特導(dǎo)電碳黑（Extra Conductive Blacks）。從生產(chǎn)方法來講，可以分成乙炔炭黑，重油爐法炭黑，重油造氣副產(chǎn)炭黑三大類。
碳黑屬于無定形碳，是由烴類化合物（液體或氣態(tài)）經(jīng)不完全燃燒或熱裂解而產(chǎn)生的微細粉末。主要組成物是碳元素，以近似球體的膠體原生粒子及聚集體形式存在，還含有少量的氫、氧、硫、灰分、焦油和水分。炭黑的結(jié)構(gòu)性是以炭黑粒子間聚成鏈狀或葡萄狀的程度來表示的。目前常用吸油值表示結(jié)構(gòu)性，吸油值越大，炭黑結(jié)構(gòu)性越高，容易形成空間網(wǎng)絡(luò)通道，而且不易破壞。高結(jié)構(gòu)炭黑顆粒細，網(wǎng)狀鏈堆積緊密，比表面積大，單位質(zhì)量顆粒多，有利于在聚合物中形成鏈式導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。粒徑分布寬的炭黑粒子比分布窄的炭黑粒子更能賦予聚合物導(dǎo)電性�？捎媒y(tǒng)計方法解釋這個現(xiàn)象。粒徑分布寬的炭黑，少數(shù)大直徑粒子需要數(shù)目巨大，直徑更小的粒子給予補償，相同平均粒徑分布寬的炭黑比分布窄的炭黑有更多的粒子總數(shù)。 |
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