Уникалната способност на графита да провежда електричество, като същевременно разсейва или отвежда топлината далеч от критични компоненти, го прави чудесен материал за електронни приложения, включително полупроводници, електродвигатели и дори производството на съвременни батерии.
Графенът е това, което учените и инженерите наричат единичен слой графит на атомно ниво, и тези тънки слоеве графен се навиват и използват в нанотръби. Това вероятно се дължи на впечатляващата електрическа проводимост и изключителната здравина и твърдост на материала.
Днешните въглеродни нанотръби са конструирани със съотношение дължина към диаметър до 132 000 000:1, което е значително по-голямо от всеки друг материал. Освен че се използват в нанотехнологиите, които все още са сравнително нови в света на полупроводниците, трябва да се отбележи, че повечето производители на графит произвеждат специфични видове графит за полупроводниковата индустрия от десетилетия.
2. Електродвигатели, генератори и алтернатори
Въглеродният графит също често се използва в електродвигатели, генератори и алтернатори под формата на въглеродни четки. В този случай „четка“ е устройство, което провежда ток между неподвижни проводници и комбинация от движещи се части и обикновено се помещава във въртящ се вал.
3. Йонна имплантация
Графитът сега се използва все по-често в електронната индустрия. Използва се и в йонна имплантация, термодвойки, електрически ключове, кондензатори, транзистори и батерии.
Йонната имплантация е инженерен процес, при който йони от определен материал се ускоряват в електрическо поле и се сблъскват с друг материал, като форма на импрегниране. Това е един от основните процеси, използвани в производството на микрочипове за съвременните ни компютри, а графитните атоми обикновено са един от видовете атоми, които се вливат в тези силициеви микрочипове.
Освен уникалната роля на графита в производството на микрочипове, иновациите на основата на графит сега се използват за заместване и на традиционните кондензатори и транзистори. Според някои изследователи, графенът може да бъде възможна алтернатива на силиция като цяло. Той е 100 пъти по-тънък от най-малкия силициев транзистор, провежда електричество много по-ефективно и има екзотични свойства, които могат да бъдат много полезни в квантовите изчисления. Графенът се използва и в съвременните кондензатори. Всъщност, графеновите суперкондензатори са предполагаемо 20 пъти по-мощни от традиционните кондензатори (освобождавайки 20 W/cm3) и може да са 3 пъти по-силни от днешните мощни литиево-йонни батерии.
4. Батерии
Що се отнася до батериите (сухи батерии и литиево-йонни), въглеродните и графитните материали също са играли важна роля. В случая на традиционните сухи батерии (батериите, които често използваме в нашите радиоапарати, фенерчета, дистанционни управления и часовници), метален електрод или графитен прът (катодът) е обграден от влажна електролитна паста и двете са капсулирани в метален цилиндър.
Днешните съвременни литиево-йонни батерии също използват графит – като анод. По-старите литиево-йонни батерии използваха традиционни графитни материали, но сега, когато графенът става все по-достъпен, вместо него се използват графенови аноди – най-вече по две причини: 1. графеновите аноди задържат енергията по-добре и 2. обещават време за зареждане, което е 10 пъти по-бързо от традиционната литиево-йонна батерия.
Акумулаторните литиево-йонни батерии стават все по-популярни в наши дни. Те често се използват в домакинските ни уреди, преносимата електроника, лаптопите, смартфоните, хибридните електрически автомобили, военните превозни средства, както и в аерокосмическата индустрия.
Време на публикуване: 15 март 2021 г.