Zaradi edinstvene sposobnosti grafita, da prevaja elektriko, hkrati pa odvaja ali prenaša toploto stran od kritičnih komponent, je odličen material za elektronske aplikacije, vključno s polprevodniki, elektromotorji in celo proizvodnjo sodobnih baterij.
Grafen je tisto, kar znanstveniki in inženirji imenujejo ena sama plast grafita na atomski ravni, in te tanke plasti grafena se zvijajo in uporabljajo v nanocevkah. To je verjetno posledica impresivne električne prevodnosti ter izjemne trdnosti in togosti materiala.
Današnje ogljikove nanocevke so izdelane z razmerjem med dolžino in premerom do 132.000.000:1, kar je bistveno več kot pri katerem koli drugem materialu. Poleg uporabe v nanotehnologiji, ki je v svetu polprevodnikov še vedno precej nova, je treba opozoriti, da večina proizvajalcev grafita že desetletja izdeluje posebne vrste grafita za polprevodniško industrijo.
2. Elektromotorji, generatorji in alternatorji
Ogljikovo-grafitni material se pogosto uporablja tudi v elektromotorjih, generatorjih in alternatorjih v obliki ogljikovih ščetk. V tem primeru je »ščetka« naprava, ki prevaja tok med stacionarnimi žicami in kombinacijo gibljivih delov in je običajno nameščena v vrtljivi gredi.
3. Ionska implantacija
Grafit se zdaj vse pogosteje uporablja v elektronski industriji. Uporablja se tudi v ionski implantaciji, termočlenih, električnih stikalih, kondenzatorjih, tranzistorjih in baterijah.
Ionska implantacija je inženirski postopek, pri katerem se ioni določenega materiala pospešijo v električnem polju in nato udarijo v drug material kot oblika impregnacije. To je eden od temeljnih postopkov, ki se uporabljajo pri proizvodnji mikročipov za naše sodobne računalnike, atomi grafita pa so običajno ena od vrst atomov, ki se vbrizgajo v te mikročipe na osnovi silicija.
Poleg edinstvene vloge grafita pri proizvodnji mikročipov se inovacije na osnovi grafita zdaj uporabljajo tudi za nadomestitev tradicionalnih kondenzatorjev in tranzistorjev. Po mnenju nekaterih raziskovalcev bi lahko bil grafen popolna alternativa siliciju. Je 100-krat tanjši od najmanjšega silicijevega tranzistorja, veliko učinkoviteje prevaja elektriko in ima eksotične lastnosti, ki so lahko zelo uporabne v kvantnem računalništvu. Grafen se uporablja tudi v sodobnih kondenzatorjih. Pravzaprav naj bi bili grafenski superkondenzatorji 20-krat močnejši od tradicionalnih kondenzatorjev (sproščajo 20 W/cm3) in so morda 3-krat močnejši od današnjih visokozmogljivih litij-ionskih baterij.
4. Baterije
Pri baterijah (suhe celice in litij-ionske) sta bila ključna tudi ogljikova in grafitna materiala. Pri tradicionalnih suhih celicah (baterije, ki jih pogosto uporabljamo v radijskih sprejemnikih, svetilkah, daljinskih upravljalnikih in urah) je kovinska elektroda ali grafitna palica (katoda) obdana z vlažno elektrolitno pasto, obe pa sta zaprti v kovinskem valju.
Tudi današnje sodobne litij-ionske baterije uporabljajo grafit – kot anodo. Starejše litij-ionske baterije so uporabljale tradicionalne grafitne materiale, vendar se zdaj, ko je grafen vse bolj dostopen, namesto njega uporabljajo grafenske anode – predvsem iz dveh razlogov: 1. grafenske anode bolje zadržujejo energijo in 2. obljubljajo 10-krat hitrejši čas polnjenja kot pri tradicionalni litij-ionski bateriji.
Polnilne litij-ionske baterije postajajo vse bolj priljubljene. Pogosto se uporabljajo v gospodinjskih aparatih, prenosni elektroniki, prenosnikih, pametnih telefonih, hibridnih električnih avtomobilih, vojaških vozilih in tudi v vesoljski industriji.
Čas objave: 15. marec 2021