Grafitova jedinstvena sposobnost provođenja električne energije dok istovremeno rasipa ili prenosi toplinu s kritičnih komponenti čini ga izvrsnim materijalom za elektroničke primjene, uključujući poluvodiče, elektromotore, pa čak i proizvodnju modernih baterija.
Grafen je ono što znanstvenici i inženjeri nazivaju jednim slojem grafita na atomskoj razini, a ti tanki slojevi grafena se namotavaju i koriste u nanocjevčicama. To je vjerojatno zbog impresivne električne vodljivosti i iznimne čvrstoće i krutosti materijala.
Današnje ugljikove nanocjevčice konstruirane su s omjerom duljine i promjera do 132 000 000:1, što je znatno veće od bilo kojeg drugog materijala. Osim što se koriste u nanotehnologiji, koja je još uvijek prilično nova u svijetu poluvodiča, treba napomenuti da većina proizvođača grafita već desetljećima proizvodi specifične vrste grafita za poluvodičku industriju.
2. Elektromotori, generatori i alternatori
Ugljik-grafitni materijal se također često koristi u elektromotorima, generatorima i alternatorima u obliku ugljičnih četkica. U ovom slučaju, „četkica“ je uređaj koji provodi struju između nepokretnih žica i kombinacije pokretnih dijelova, a obično se nalazi u rotirajućoj osovini.
3. Implantacija iona
Grafit se sada sve češće koristi u elektroničkoj industriji. Koristi se u ionskoj implantaciji, termoparovima, električnim sklopkama, kondenzatorima, tranzistorima i baterijama.
Ionska implantacija je inženjerski proces u kojem se ioni određenog materijala ubrzavaju u električnom polju i udaraju u drugi materijal, kao oblik impregnacije. To je jedan od temeljnih procesa koji se koriste u proizvodnji mikročipova za naša moderna računala, a atomi grafita obično su jedna od vrsta atoma koji se ugrađuju u ove mikročipove na bazi silicija.
Osim jedinstvene uloge grafita u proizvodnji mikročipova, inovacije na bazi grafita sada se koriste i za zamjenu tradicionalnih kondenzatora i tranzistora. Prema nekim istraživačima, grafen bi mogao biti moguća alternativa siliciju. Sto puta je tanji od najmanjeg silicijskog tranzistora, mnogo učinkovitije provodi električnu energiju i ima egzotična svojstva koja mogu biti vrlo korisna u kvantnom računarstvu. Grafen se također koristi u modernim kondenzatorima. Zapravo, grafenski superkondenzatori navodno su 20 puta snažniji od tradicionalnih kondenzatora (oslobađajući 20 W/cm3), a mogu biti i 3 puta jači od današnjih visokosnažnih litij-ionskih baterija.
4. Baterije
Kad su u pitanju baterije (suhe i litij-ionske), ugljični i grafitni materijali su i ovdje bili ključni. U slučaju tradicionalne suhe baterije (baterije koje često koristimo u našim radioaparatima, svjetiljkama, daljinskim upravljačima i satovima), metalna elektroda ili grafitni štapić (katoda) okružen je vlažnom elektrolitnom pastom, a oboje je zatvoreno u metalni cilindar.
Današnje moderne litij-ionske baterije također koriste grafit - kao anodu. Starije litij-ionske baterije koristile su tradicionalne grafitne materijale, no sada kada grafen postaje sve dostupniji, umjesto njega se koriste grafenske anode - uglavnom iz dva razloga; 1. grafenske anode bolje zadržavaju energiju i 2. obećavaju vrijeme punjenja koje je 10 puta brže od tradicionalne litij-ionske baterije.
Punjive litij-ionske baterije postaju sve popularnije ovih dana. Često se koriste u kućanskim aparatima, prijenosnoj elektronici, prijenosnim računalima, pametnim telefonima, hibridnim električnim automobilima, vojnim vozilima i u zrakoplovnim primjenama.
Vrijeme objave: 15. ožujka 2021.