استفاده از گرافیت در کاربردهای الکترونیکی

گرافن چیزی است که دانشمندان و مهندسان آن را یک لایه گرافیت در سطح اتمی می‌نامند و این لایه‌های نازک گرافن در حال پیچیده شدن و در نانولوله‌ها استفاده می‌شوند. این احتمالاً به دلیل هدایت الکتریکی چشمگیر و استحکام و سختی استثنایی مواد است.

نانولوله های کربنی امروزی با نسبت طول به قطر 132000000:1 ساخته می شوند که به طور قابل توجهی بزرگتر از هر ماده دیگری است. علاوه بر استفاده در فناوری نانو، که هنوز در دنیای نیمه هادی ها نسبتاً جدید است، باید توجه داشت که اکثر سازندگان گرافیت چندین دهه است که گرافیت های خاصی را برای صنعت نیمه هادی ها تولید می کنند.

2. موتورهای الکتریکی، ژنراتورها و آلترناتورها

مواد کربن گرافیت نیز اغلب در موتورهای الکتریکی، ژنراتورها و دینام ها به شکل برس های کربنی استفاده می شود. در این مورد "برس" وسیله ای است که جریان را بین سیم های ثابت و ترکیبی از قطعات متحرک هدایت می کند و معمولاً در یک محور چرخان قرار می گیرد.

3. کاشت یون

گرافیت در حال حاضر با فرکانس بیشتری در صنعت الکترونیک استفاده می شود. از آن در کاشت یون، ترموکوپل ها، کلیدهای الکتریکی، خازن ها، ترانزیستورها و باتری ها نیز استفاده می شود.

کاشت یون یک فرآیند مهندسی است که در آن یون‌های یک ماده خاص در یک میدان الکتریکی شتاب می‌گیرند و به عنوان شکلی از اشباع به ماده دیگری برخورد می‌کنند. این یکی از فرآیندهای اساسی است که در تولید ریزتراشه‌ها برای رایانه‌های مدرن ما استفاده می‌شود و اتم‌های گرافیت معمولاً یکی از انواع اتم‌هایی هستند که به این ریزتراشه‌های مبتنی بر سیلیکون تزریق می‌شوند.

علاوه بر نقش منحصر به فرد گرافیت در تولید ریزتراشه ها، نوآوری های مبتنی بر گرافیت اکنون برای جایگزینی خازن ها و ترانزیستورهای سنتی نیز مورد استفاده قرار می گیرند. به گفته برخی از محققان، گرافن ممکن است جایگزینی برای سیلیکون باشد. این ترانزیستور 100 برابر نازک‌تر از کوچک‌ترین ترانزیستور سیلیکونی است، الکتریسیته را بسیار کارآمدتر هدایت می‌کند و ویژگی‌های عجیبی دارد که می‌تواند در محاسبات کوانتومی بسیار مفید باشد. گرافن در خازن های مدرن نیز استفاده شده است. در واقع، ابرخازن‌های گرافن ظاهراً ۲۰ برابر قوی‌تر از خازن‌های سنتی هستند (۲۰ وات بر سانتی‌متر مکعب آزاد می‌کنند)، و ممکن است ۳ برابر قوی‌تر از باتری‌های لیتیوم یونی امروزی باشند.

4. باتری

وقتی صحبت از باتری ها می شود (سلول خشک و لیتیوم-یون)، کربن و گرافیت در اینجا نیز نقش مهمی را ایفا کرده اند. در مورد سلول های خشک سنتی (باتری هایی که ما اغلب در رادیوها، چراغ قوه ها، ریموت ها و ساعت های خود استفاده می کنیم)، یک الکترود فلزی یا میله گرافیتی (کاتد) توسط یک خمیر الکترولیت مرطوب احاطه شده است و هر دو در داخل کپسوله شده اند. یک استوانه فلزی

باتری‌های لیتیوم یون مدرن امروزی از گرافیت نیز به عنوان آند استفاده می‌کنند. باتری‌های لیتیوم یون قدیمی‌تر از مواد گرافیتی سنتی استفاده می‌کردند، اما اکنون که گرافن به راحتی در دسترس است، آندهای گرافن اکنون به جای آن استفاده می‌شوند - بیشتر به دو دلیل. 1. آندهای گرافن انرژی را بهتر نگه می دارند و 2. نوید زمان شارژ را می دهد که 10 برابر سریعتر از باتری های لیتیوم یون سنتی است.

باتری های لیتیوم یونی قابل شارژ این روزها محبوبیت بیشتری پیدا کرده اند. آنها اکنون اغلب در لوازم خانگی، لوازم الکترونیکی قابل حمل، لپ‌تاپ، تلفن‌های هوشمند، ماشین‌های الکتریکی هیبریدی، وسایل نقلیه نظامی و همچنین در کاربردهای هوافضا استفاده می‌شوند.