Grafitova jedinstvena sposobnost provođenja električne energije dok istovremeno rasipa ili prenosi toplinu dalje od kritičnih komponenti čini ga odličnim materijalom za elektroničke primjene, uključujući poluvodiče, elektromotore, pa čak i proizvodnju modernih baterija.
Grafen je ono što naučnici i inženjeri nazivaju jednim slojem grafita na atomskom nivou, a ovi tanki slojevi grafena se namotavaju i koriste u nanocjevčicama. To je vjerovatno zbog impresivne električne provodljivosti i izuzetne čvrstoće i krutosti materijala.
Današnje ugljične nanocijevi konstruirane su s omjerom dužine 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 poluprovodnika, treba napomenuti da većina proizvođača grafita već decenijama proizvodi specifične vrste grafita za poluprovodničku industriju.
2. Elektromotori, generatori i alternatori
Ugljični 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 stacionarnih žica i kombinacije pokretnih dijelova, a obično se nalazi u rotirajućoj osovini.
3. Implantacija iona
Grafit se sada sve češće koristi u elektronskoj industriji. Koristi se i u implantaciji iona, termoelementima, električnim prekidačima, 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 osnovnih procesa koji se koriste u proizvodnji mikročipova za naše moderne računare, a atomi grafita su obično jedna od vrsta atoma koji se ugrađuju u ove mikročipove na bazi silicija.
Pored 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 silicijumu u potpunosti. Sto puta je tanji od najmanjeg silicijumskog tranzistora, mnogo efikasnije provodi električnu energiju i ima egzotična svojstva koja mogu biti vrlo korisna u kvantnom računarstvu. Grafen se također koristi u modernim kondenzatorima. U stvari, grafenski superkondenzatori su navodno 20 puta snažniji od tradicionalnih kondenzatora (oslobađajući 20 W/cm3), a mogu biti i 3 puta jači od današnjih visokosnažnih litijum-jonskih baterija.
4. Baterije
Kada su u pitanju baterije (suhe ćelije i litijum-jonske), ugljični i grafitni materijali su i ovdje bili ključni. U slučaju tradicionalnih suhih ćelija (baterije koje često koristimo u našim radio-aparatima, baterijskim lampama, daljinskim upravljačima i satovima), metalna elektroda ili grafitni štapić (katoda) okružen je vlažnom elektrolitnom pastom, a oboje je zatvoreno unutar metalnog cilindra.
Današnje moderne litijum-jonske baterije također koriste grafit - kao anodu. Starije litijum-jonske baterije koristile su tradicionalne grafitne materijale, međutim, 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 litijum-jonske baterije.
Punjive litijum-jonske baterije postaju sve popularnije ovih dana. Sada se često koriste u našim kućanskim aparatima, prenosivoj elektronici, laptopima, pametnim telefonima, hibridnim električnim automobilima, vojnim vozilima, a također i u vazduhoplovnim primjenama.
Vrijeme objave: 15. mart 2021.