Capacitatea unică a grafitului de a conduce electricitatea în timp ce disipă sau transferă căldura departe de componentele critice îl face un material excelent pentru aplicații electronice, inclusiv semiconductori, motoare electrice și chiar producția de baterii moderne.
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 rulate 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, semnificativ mai mare decât în cazul oricărui alt material. Pe lângă faptul că sunt utilizate în nanotehnologie, care este încă destul de nouă în lumea semiconductorilor, trebuie menționat că majoritatea producătorilor de grafit produc de zeci de ani tipuri specifice de grafit pentru industria semiconductorilor.
2. Motoare electrice, generatoare și alternatoare
Materialul carbon-grafit este, de asemenea, frecvent utilizat în motoarele electrice, generatoare și alternatoare sub formă de perii de carbon. În acest caz, o „perie” este un dispozitiv care conduce curentul între fire staționare și o combinație de piese mobile și este de obicei adăpostit într-un arbore rotativ.
3. Implantarea ionilor
Grafitul este utilizat acum din ce în ce mai frecvent în industria electronică. Este folosit și în implantarea ionilor, termocupluri, întrerupătoare electrice, condensatoare, tranzistoare și baterii.
Implantarea ionică este un proces ingineresc în care ionii unui anumit material sunt accelerați într-un câmp electric și sunt impactați într-un alt material, ca o 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 pe bază de grafit sunt folosite acum și pentru a înlocui condensatoarele și tranzistoarele tradiționale. Potrivit unor cercetători, grafenul ar putea fi o posibilă alternativă 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 utilizat și în condensatoarele moderne. De fapt, se presupune că supercondensatoarele de grafen sunt de 20 de ori mai puternice decât condensatoarele tradiționale (eliberând 20 W/cm3) și ar putea fi de 3 ori mai puternice decât bateriile litiu-ion de mare putere din prezent.
4. Baterii
În ceea ce privește bateriile (cu celule uscate și litiu-ion), materialele din carbon și grafit au jucat un rol esențial. În cazul unei celule uscate tradiționale (bateriile pe care le folosim adesea în radiouri, lanterne, telecomenzi și ceasuri), un electrod metalic sau o tijă de grafit (catodul) este înconjurată de o pastă de electrolit umedă, ambele fiind încapsulate într-un cilindru metalic.
Bateriile litiu-ion moderne de astăzi folosesc și grafit - ca anod. Bateriile litiu-ion mai vechi foloseau materiale tradiționale din grafit, însă acum, când grafenul devine din ce în ce mai ușor de găsit, se folosesc în schimb anozi de grafen - în principal din două motive: 1. anozii de grafen rețin mai bine energia și 2. promit un timp de încărcare de 10 ori mai rapid decât o baterie litiu-ion tradițională.
Bateriile reîncărcabile litiu-ion devin din ce în ce mai populare în zilele noastre. Acestea sunt adesea folosite în electrocasnice, electronice portabile, laptopuri, telefoane inteligente, mașini electrice hibride, vehicule militare și, de asemenea, în aplicații aerospațiale.
Data publicării: 15 martie 2021