A condutividade eléctrica da grafite é atribuída principalmente à sua estrutura cristalina única, que consiste em camadas de átomos de carbono dispostos hexagonalmente.
Esta estrutura é formada através de um processo chamado grafitização, em que os átomos de carbono são reorganizados de um estado amorfo ou desordenado para uma forma cristalina altamente ordenada.
4 factores-chave que explicam a condutividade eléctrica da grafite
1. Estrutura cristalina da grafite
A estrutura da grafite é caracterizada por camadas de átomos de carbono dispostas num padrão hexagonal.
Cada átomo de carbono está ligado a três outros átomos de carbono no mesmo plano, formando uma forte ligação covalente dentro das camadas.
Estas camadas são mantidas juntas por forças fracas de van der Waals, permitindo-lhes deslizar facilmente umas sobre as outras, o que contribui para a lubricidade da grafite.
2. Mecanismo de condutividade
A elevada condutividade eléctrica da grafite deve-se à deslocalização dos electrões nas camadas hexagonais.
Na grafite, cada átomo de carbono utiliza três dos seus electrões para formar ligações covalentes com os átomos de carbono vizinhos, deixando um eletrão deslocalizado.
Estes electrões deslocalizados são livres de se moverem dentro do plano das camadas, permitindo o fluxo de corrente eléctrica.
É por isso que a grafite é um excelente condutor de eletricidade ao longo do plano das suas camadas.
3. Influência da temperatura e da espessura
A condutividade eléctrica da grafite pode variar com a temperatura e a espessura.
Geralmente, a condutividade da grafite aumenta com a temperatura até um certo ponto, após o qual pode diminuir.
Isto acontece porque o aumento da energia térmica promove a mobilidade dos electrões deslocalizados.
Além disso, os componentes de grafite mais finos apresentam normalmente uma resistividade mais elevada em comparação com os mais espessos, devido à maior influência dos efeitos de superfície e dos defeitos de borda.
4. Aplicações e melhorias
A elevada condutividade da grafite torna-a adequada para várias aplicações, incluindo eléctrodos, permutadores de calor e componentes estruturais em ambientes de alta temperatura.
Ao aquecer a grafite a temperaturas até 3000 °C, as suas propriedades podem ser melhoradas, tornando-a ainda mais resistente a altas temperaturas e melhorando a sua condutividade.
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