Utilizarea grafitului în aplicații electronice

Grafenul este ceea ce oamenii de știință și inginerii numesc un singur strat de grafit la nivel atomic, iar aceste straturi subțiri de grafen sunt înfășurate și utilizate în nanotuburi. Acest lucru se datorează probabil conductivității electrice impresionante și rezistenței și rigidității excepționale a materialului.

Nanotuburile de carbon de astăzi sunt construite cu un raport lungime-diametru de până la 132.000.000:1, care este semnificativ mai mare decât orice alt material. Pe lângă faptul că este utilizat în nanotehnologie, care este încă destul de nouă în lumea semiconductoarelor, trebuie remarcat faptul că majoritatea producătorilor de grafit produc grade specifice de grafit pentru industria semiconductoarelor de zeci de ani.

2. Motoare electrice, generatoare și alternatoare

Materialul din grafit de carbon este, de asemenea, folosit frecvent în motoare electrice, generatoare și alternatoare sub formă de perii de cărbune. În acest caz, o „perie” este un dispozitiv care conduce curentul între firele staționare și o combinație de părți mobile și este de obicei găzduită într-un arbore rotativ.

3. Implantarea ionică

Grafitul este acum folosit cu mai multă frecvență în industria electronică. Este folosit și în implantarea ionică, termocupluri, întrerupătoare electrice, condensatoare, tranzistoare și baterii.

Implantarea ionică este un proces de inginerie în care ionii unui anumit material sunt accelerați într-un câmp electric și sunt impactați într-un alt material, ca formă de impregnare. Este unul dintre procesele fundamentale utilizate în producția de microcipuri pentru computerele noastre moderne, iar atomii de grafit sunt de obicei unul dintre tipurile de atomi care sunt infuzați în aceste microcipuri pe bază de siliciu.

Pe lângă rolul unic al grafitului în producția de microcipuri, inovațiile bazate pe grafit sunt acum folosite pentru a înlocui și condensatoarele și tranzistoarele tradiționale. Potrivit unor cercetători, grafenul poate fi o alternativă posibilă la siliciu. Este de 100 de ori mai subțire decât cel mai mic tranzistor de siliciu, conduce electricitatea mult mai eficient și are proprietăți exotice care pot fi foarte utile în calculul cuantic. Grafenul a fost folosit și în condensatoarele moderne. De fapt, se presupune că supercondensatorii cu grafen sunt de 20 de ori mai puternici decât condensatorii tradiționali (eliberând 20 W/cm3) și pot fi de 3 ori mai puternici decât bateriile cu litiu-ion de mare putere de astăzi.

4. Baterii

Când vine vorba de baterii (celule uscate și litiu-ion), materialele de carbon și grafit au fost și aici esențiale. În cazul unei celule uscate tradiționale (bateriile pe care le folosim adesea în radiourile noastre, lanterne, telecomenzi și ceasuri), un electrod metalic sau tijă de grafit (catodul) este înconjurat de o pastă de electrolit umedă și ambele sunt încapsulate în un cilindru metalic.

Bateriile moderne de litiu-ion de astăzi folosesc și grafit - ca anod. Bateriile mai vechi cu litiu-ion foloseau materiale tradiționale din grafit, cu toate acestea, acum că grafenul devine din ce în ce mai ușor disponibil, anozii de grafen sunt utilizați în schimb – mai ales din două motive; 1. anozii grafen rețin mai bine energia și 2. promite un timp de încărcare de 10 ori mai rapid decât o baterie tradițională litiu-ion.

Bateriile reîncărcabile litiu-ion devin din ce în ce mai populare în zilele noastre. Acum sunt adesea folosite în aparatele noastre de uz casnic, electronice portabile, laptopuri, telefoane inteligente, mașini electrice hibride, vehicule militare și, de asemenea, în aplicații aerospațiale.