铅笔芯中的笔芯材料是导电石墨，石墨的主要成分是碳，碳单质根据内部碳原子结构的不同又分为很多种，比如有金刚石（也就是钻石）、C60、石墨等物质。
不同的物质，因为结构的不同，表现出来的性质也不一样，比如钻石是自然界中存在的硬度最大的物质，钻石中内部的碳原子以四面体的形式形成致密的网络状结构，化学键稳定，因此强度非常大。
而石墨是由很多一层一层的网状碳原子层组成，层与层之间依靠范德华力作用结合，这个作用力非常小，因此层与层之间容易滑动，从而剥离开来。所以石墨还可以用来作为润滑剂，并且我们平常使用的铅笔之所以能够写出字，也是因为石墨层的脱落形成了一条条书写的痕迹。
铅笔芯为什么能够导电？
我们知道，物质具有什么样的性质是由物质的结构决定的，钻石是不会导电的，那么石墨又是如何导电呢？这就要谈到石墨的结构，之前讲过，石墨是由一层一层的碳原子层构成的，而这个单层的碳原子层实际上就是我们经常听说的“石墨烯”。
石墨烯中的碳原子具有一个很特殊的结构，碳的最外层电子有4个，那么它的稳定结构应该是形成四个共价键，但我们看到的碳原子层结构中碳原子似乎只有三个键，其实这种碳原子层中还包含一种键，就是π键。
碳原子以六元环的形式排列在同一平面内。同一个平面中相邻的碳原子之间以 δ 键的形式互连，每个碳原子都会形成三个 δ 键，从而使石墨烯能够拥有良好的机械性能。碳原子周围剩余的价电子会形成与碳平面垂直的共轭大 π 键，大 π 键中的电子可以看成是一个整体，电子能够在整个π键中自由自动，于是电子可在整个石墨烯平面中自由移动，这保证了石墨烯具有优良的导电性能，而导电性与导热性又是具有关联的，因此石墨的导电性与导热性都非常好，正因为石墨烯具有这些如此优异性质，现在有无数的科学家正在对石墨烯进行研究，想利用石墨烯制作超导材料。
石墨烯中的能带结构
既然石墨是由一层一层的这种石墨烯组成的，那么石墨自然也会具有导电性，但是石墨的导电性并不是特别好，刚刚我们说过，石墨烯导电依靠的是碳原子层之间的大π键，电子可以在单层的碳原子层中自由穿梭，但碳原子层与层之间电子的移动是存在阻碍的。石墨中的碳原子层并不是一个大的整体，而是由无数微小零碎的的碳原子层组成，因此，在电子流动过程中需要不断越过不同的碳原子层，于是表现出一定的电阻。
如果用铅笔芯画出一条线，这条线能够用来做导线吗？
石墨是可以导电的，因此直接用铅笔芯作为导体是完全没问题的，但如果在纸上画出一条线能导电吗？理论上也可以，但这根线需要画得很粗，并且电阻还不小，效率不高。
铅笔在书写过程中，由于笔芯与纸之间存在摩擦力会将微小的碳原子层一层一层剥离开来，但这些原子层在纸上的推积量非常小，导致不同碳原子层之间的接触程度小，很有可能在某个地方就发生了断路，因此，想要让它导电，需要刻画出一条很粗的笔迹，才有可能让电子顺利通过，同时电阻大小与导体的长度也有关系，铅笔绘制的线路不能太长，否则也有可能因为电阻太大无法导电。
在利用铅笔绘制的电路导电时，可以使用功LED灯等对电流要求很小的用电器，因为这类用电器即使在较小的电流下也可以工作。
所以，用铅笔芯在纸上是可以画出能够导电的电路的，不过需要多次用力刻画，让石墨层之间紧密接触，减小电阻（但电阻还是会很大，这是不可避免的），所以通过铅笔绘制能导电的电路是没有问题的。