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石墨粉的原理

发布时间：2016-06-30 点击量：

导电原理

一般橡胶是绝缘的，如果需要导电那么就需要添加导电物质，石墨粉具有优越的导电性和润滑脱模性。

把石墨加工成石墨粉，具有优良的润滑，导电性能，石墨粉的纯度越高，导电性能越好。很多特种橡胶

制品厂需要导电橡胶，那么用石墨粉添加到橡胶里面可以导电吗?答案是可以的，但是也有一个问题，石

墨粉在橡胶中的比例是多少呢?有的企业用的比例是不超过30%，这类的是在耐磨橡胶产品上面的，像汽

车轮胎等等，也有特种橡胶厂的比例是100%，这样的才会导电，导电的基本原则是导电体不能中断，就

像一根电线，如果中间断了那么也就不会通电了，导电橡胶里面的导电石墨粉就是导体，如果石墨粉被

绝缘的橡胶隔断了，那么也就不导电了，所以石墨粉比例少了导电的效果恐怕也不好。

石墨的热传导(heat conduction of graphite)

石墨体内存在温度梯度时，热量从高温处向低温处的流动。表征石墨导热能力的参数是热导率。热导率

入是单位时间内、单位面积上通过的热量q(热流密度)与温度梯度grad T之间的比例系数。

q=–λgrad T

(1)式中负号表示热流方向与温度梯度方向相反。式(1)常称为热传导的傅里叶定律。假如垂直于x轴方向

的截面积为ΔS，材料沿x轴方向温度梯度为dT/dx，在Δτ时间内，沿x轴正方向流过ΔS截面的热量为Δ

Q，在稳定传热状态下，式(1)具有如下的形式:

(2)热导率的法定单位是W·m·K。对于不稳定传热过程，即物体内各处温度随时间而变化。与外界无热

交换，本身存在温度梯度的物体，随着时间的推移，温度梯度会趋于零，即热端温度不断降低和冷端温

度不断升高，最终达到一致的平衡温度。在这种不稳定传热过程中，物体内单位面积上温度随时问的变

化率为:

(3)式中τ为时间，ρ为密度，cp为质量定压热容。λ/ρcp常称为石墨的热扩散率或导温系数，常用单

位为cm/s。

热传导是通过导热载体的运动来实现的。石墨的导热载体有电子、声子(晶格振动波)、光子等。石墨的

热导率可表示为各种导热载体的贡献的迭加:

(4)式中vi、li、ci分别为导热载体i的运动速度、平均自由程和单位体积的比热容。石墨的各种导热载

体之间又相互作用、相互制约。例如不同频率的声子之间互相碰撞、产生散射，声子与晶界、点阵缺陷

和杂质之间也产生散射，影响其平均自由程。因此，石墨的热传导是一个极为复杂的物理过程。理论上

准确预测各种石墨的热导率数值及其随温度的变化，虽然有过长期的艰苦工作，但仅取得了有限的成绩

。粗略地说，在常温和不太高的温度下(小于2000K)，声子热导率占压倒优势，电子及光子的热导可以忽

略不计。在极低温度下(小于10K)电子热导才占有一定的分量。光子热导要在很高的温度下(2000K以上)

才开始出现。石墨的热导率随其电导率的增大而升高(见威德曼·弗朗兹定律)。

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