石墨可以導(dǎo)電,是由于碳原子有兩個(gè)自旋方向相同的2P電子,在基態(tài)時(shí)處于價(jià)帶(又稱π帶)上,當(dāng)它受激起后,便躍遷到上面空著的導(dǎo)帶(π *帶)上去,一起在價(jià)帶上便留下數(shù)量相同的空穴。電子帶負(fù)電荷,空穴帶正電荷,當(dāng)在電場(chǎng)效果下,電子和空穴各朝相反的方向運(yùn)動(dòng),因而對(duì)電氣傳導(dǎo)作出貢獻(xiàn)。由于石墨晶體中碳原子擺放比較嚴(yán)密,各個(gè)碳原子2P帶上電子的共有化程度深,因而價(jià)帶較寬,能和上面導(dǎo)帶作纖細(xì)交疊,它們之間的能隙寬度可降至0.01eV,故只要價(jià)帶上的電子遭到纖細(xì)激起便可躍遷到導(dǎo)帶上去,電導(dǎo)率即增高,故炭石墨資料的電阻隨溫度和它的石墨化程度的進(jìn)步而下降。一般單晶石墨層面方向的電阻系數(shù)ρ=0.4Ω.mm2/m,而多晶石墨資料層面方向的電阻系數(shù)ρ≤10Ω.mm2/m。
炭石墨材料雖然是非金屬資料,但因它具有杰出的電傳導(dǎo)性,而被認(rèn)為是一種共價(jià)半導(dǎo)體和金屬的中心物——半金屬。石墨具有比某些金屬還要好的熱傳導(dǎo)性、電傳導(dǎo)性,一起具有遠(yuǎn)較金屬為低的線脹系數(shù)、很高的熔點(diǎn)和化學(xué)穩(wěn)定性,這就使它在工程應(yīng)用上具有兩層價(jià)值,可以在某些條件下當(dāng)作金屬運(yùn)用,而在另一些條件下當(dāng)作陶瓷運(yùn)用。
炭石墨材料廣泛應(yīng)用于電工、冶金方面作為電氣零件和導(dǎo)電電極,如半導(dǎo)體元件。當(dāng)純真石墨摻雜不同原子價(jià)的元素時(shí),可形成半導(dǎo)體,摻雜三價(jià)硼元素為P型半導(dǎo)體;摻雜五價(jià)磷或砷元素為P型半導(dǎo)體。在電工方向還有電子元件、電機(jī)電刷、電氣電觸點(diǎn)、電火花加工等等。在冶金方面可作為電爐電極、礦熱爐電極、煉鋁用陽極和陰極等。