Pressure dependence of the electrical resistivity of graphite powder and its mixtures

Abstract

Using an experimental equipment which made possible electrical resistivity measurements of powders in dependence on pressure up to 250 kp/cm2, the relations between resistivity, pressure, and apparent density of graphite powder were investigated as well as the resistivity of graphite mixtures containing different portions of a non-conductive component. It is found that the electrical resistivity ϱ of graphite powder diminishes with pressure P according to the relation ϱ = k P−s. From the pressure dependence of the powder volume V, which is found to satisfy a relation of the same type, a contribution of 0.25 in the exponent s due to the packing of the particles has been determined applying Mrozowski's relation ϱ ∼ V3/4/P1/2 to the case of graphite. The relatively strong pressure dependence of the apparent density, as compared to carbon powders, is explained in terms of the greater orientation tendency of lamellar graphite particles, which is verified by orientation measurements. The pressure dependence of the electrical resistivity of graphite containing different portions of ZnO or SiO2 could be expressed by curves analogous to those for pure graphite but parallel shifted to greater resistivity values. The orientation of the graphite crystallites in compressed mixtures is considerably smaller than in pure graphite and decreases progressively with increasing content of the non-conductive component. En utilisant un dispositif qui permet de mesurer la résistivité electrique des poudres en fonction de la pression exercée jusqu' a 250 kp/cm2, on a étudié les corrélations entre résistivité, pression et densité apparente sur la poudre de graphite anisi que sur des mélanges de graphite avec des composants non-conducteurs. Les résultats principaux de ces études sont: La résistivité électrique ϱ de la poudre de graphite décroit avec la pression P suivant la relation ϱ = k P−s. Admettant que la dépendance du volume de poudre V avec la pression peut ětre exprimée par une relation de měme type et appliquant la relation de Mrozowski ϱ ∼ V3/4/P1/2 au cas du graphite, on trouve une contribution de 0.25 dans l'exposant s, due à un entassement des particules. Le fait établi que la dépendance de la densité apparente avec la pression est plus marquée dans le cas du graphite que pour le carbone, est expliqué sur la base d'une importante tendance à l'orientation des particules lamellaires de graphite, ceci étant vérifié expérimentalement. Le comportement de la résistivité électrique des mélanges de graphite avec ZnO ou SiO2 en fonction de la pression est exprimé par des courbes analogues à celles du graphite pur, mais déplacées vers les hautes résistivités. L'orientation des cristallites de graphite dans les mélanges comprimés est considérablement plus faible que pour le graphite pur et décroft avec le taux du composant non-conducteur.