Electrical and thermal conductivity of graphite-metal composites

Abstract

Electrical and thermal conductivity of graphite-Co(Ni) composites on the basis of two different types of thermoexfoliated graphite, TEG(1) and TEG(2) have been studied. The distinctions in electric resistivity (pD) between compacted TEG(1) and TEG(2) can be explained by a better compressibility of TEG(2) powders resulting in lowered contact resistance Rk between the TEG(2) particles. Co or Ni deposition onto TEG surface (up to metal content of 30 to 50 % mass.) has been found to result in an increased electric resistivity of compacted TEG-metal samples and weakened temperature dependence p(7). These p changes are associated likely to increased Rk between TEG particles due to introduced metal. The fixation of metal (Co, Ni) particles on the TEG(2) surface does not influence essentially the thermal conductivity ( λc) of compacted TEG(2)-Co(Ni) samples. In TEG(2) and TEG(2)-Co(Ni) samples, thermal conductivity exhibits a complex temperature dependence: λc increases slowly under heating in 300 to 700 K temperature range while a sharp λс rise is observed under cooling from 250 to 150 K.

Исследованы электро- и теплопроводность композиционных материалов графит-Co(Ni) на основе различных типов терморасширенного графита — ТРГ(1) и ТРГ(2). Различия в величине удельного электросопротивления pD компактированных образцов ТРГ(1) и ТРГ(2) могут быть объяснены лучшей прессуемостью ТРГ(2), что приводит к уменьшению контактного электросопротивления Rk между частицами ТРГ(2). Обнаружено, что нанесение частиц Co или Ni на поверхность ТРГ (содержание металла — 30-50 масс %) приводит к увеличению электросопротивления компактированных образцов ТРГ-металл и ослаблению температурной зависимости p(‘). Эти изменения p могут быть связаны с увеличением контактного электросопротивления между частицами ТРГ за счет внесенного металла. Закрепление частиц металла (Co, Ni) на поверхности ТРГ(2) не влияет существенно на величину теплопроводности Лс компактированных образцов TРГ(2)-Co(Ni). В образцах TРГ(2) и TРГ(2)-Co(Ni) теплопроводность сложным образом зависит от температуры: лс медленно возрастает при нагревании в интервале температур 300-700 K и наблюдается резкое увеличение теплопроводности при охлаждении образцов от 250 до 150 К.

Досліджєні електро- та тєплопровідність композиційних мaтepiaлiв гpaфiт-Co(Ni) на основі різних типів терморозширеного графіту — ТРГ(1) та ТРГ(2). Відмінності у величині питомого електроопору pa компактованих зразків ТРГ(1) та ТРГ(2) пояснено кращою здатністю ТРГ(2) до пресування, що призводить до зменшення контактного електроопору Rk між частками ТРГ(2). Знайдено, що нанесення часток Co або Ni на поверхню ТРГ (вміст металу — 30-50 мас %) призводить до збільшення електроопору компактованих зразків ТРГ-метал і послабленню температурної залежності p(T). Ці зміни p можуть бути пов’язані із збільшенням контактного електроопору Rk між частками ТРГ за рахунок внесеного металу. Закріплення часток металу (Co, Ni) на поверхні ТРГ(2) не впливає суттєво на величину теплопровідності Xc компактованих зразків TРГ(2)-Co(Ni). У зразках TРГ(2) та TРГ(2)-Co(Ni) теплопровідність складним чином залежить від температури: Xc повільно зростає при нагріванні в інтервалі температур 300-700К і спостерігається різке збільшення теплопровідності при охолодженні зразків з 250 до 150 K.