晶體結構和電子結構
石墨導電的主要原因在於其晶體結構和電子結構。
石墨是一種層狀材料，其晶體結構由六角形的碳原子層構成，這些碳原子層通過較弱的範德華力相互作用。在每個碳原子層內，碳原子以sp2雜化軌道形式形成六角形排列，這使得電子軌道在平面內高度局域化，形成所謂的delocalized π電子。這些電子能夠在石墨片層內自由運動，從而形成導電效應。
此外，石墨中的碳原子有三個電子參與共價鍵的形成，而第四個電子（p電子）垂直於這個平面，形成大π鍵，這些電子類似於金屬中的自由電子，可以在層中自由移動，因此石墨具有良好的導電性。