钛掺杂再结晶石墨导电性与其微观结构的研究.pdfVIP

Jgak。一D／max—rA型旋转陋拔x—爿t线瓶射仪 材料的品格参数及物相组成庄一卜R 上删试(Cukq，^=c．15405nm)。利州JEOL SJIVI--35C型扫描电镜(SEM)X观察材料表 面和断面特征。 3．结果及讨论 3．1材料韵基本钧理性能 表1是所制样品的某些物理性质。其中纯石墨是在相同工艺条件下制得以作为对比。 从表1可看出，与纯石墨相比．钛掺杂再结晶石墨密度有了很大提商，同样电阻率也明 显下降。圈1是电阻率与钛掺杂量的差系曲线。从图1可看出，无论径向还是轴向，很 少的钛掺杂量(3wt峋即可使材料电阻率大大降低，在钛掺杂量为11wt％时，电阻率达到 最低，但在这段区间内+电阻率下降不大。当掺杂量达15wWo时，电阻率又明显上升， 这说明在材料内部，掺杂组元与炭基体间发生了复杂的相互作用，实验结果与材料的微 观结构及组成有着密切的关系。 表1．材料舶基本物理性能 Table1Some ofthe physicalpropertiesdopedgraphite 钛添加量 最终钛含量 密度 电阻率 材料 (吣6) (wt％) (g／cro’) (unm) L }? Graphite 0 O 1．83 8．925 23．77 RG_Ti—03 3 2．79 2．0 2．785 974 RG．Ti—07 7 5．76 1．97 2．65 6．22 RG．Ti．1l 11 985 2．09 2．10 4．93 5 15 11．64 RG．Ti．1 1．98 5．59 10．8 3．2x射线衍射及扫描电镜分析 图2是x射线衍射对RG．Ti．07的物相分析。在图中可以看到明显的石墨和炭化钛 晶体的衍射峰．说明掺杂的钛元素在材料中是以炭化钛的形式存在的，这与文献报道[5】 中是一致的。表2列出了从x射线衍射得出的材料的晶格参数及由此计算得的石墨化度。 从表2可看出材料石墨化度表现出与电阻率相似的变化趋势， 图3，图4是材料RG-Ti-11的表面及断面形貌照片。从图3可看到材料表面存在 许多孔隙，而从断面形貌可观察到完整的石墨片层状结构。从图4中．可看到材料中 有碳化钛粒子的存在。 3．3讨论 众所周知，石墨晶体是由碳原子组成的向四面扩展的六角环形层状大分子， 碳原 子之间结合键是共价键结合金属键。由于有金属键的存在．石墨材料在层面方向有良好 的导电性。另外材料导电性还取决于其载流子(电子与空穴)的浓度。而对于石墨材料 而言．其石墨化程度越高，其载流子浓度越高．相应地其导电性能也越好。FBI 园此，材料电阻率与石墨晶格有着密切的联系。石墨晶格越完善，沿六角环形片!献 ·416· J、分子‘I’尔腰越少，rI¨格缺m也j童少． ‘维层问矩棚l茚缩小，mn!j|也f流动n0刚索碱塥 fl墨导电能力也相应提高。19-1ji t姆A D 5 O 5