Уникальная способность графита проводить электричество, рассеивая или отводя тепло от критически важных компонентов, делает его отличным материалом для применения в электронике, включая полупроводники, электродвигатели и даже производство современных батарей.
Графен — это то, что ученые и инженеры называют одним слоем графита на атомном уровне, и эти тонкие слои графена свертываются и используются в нанотрубках. Вероятно, это связано с впечатляющей электропроводностью и исключительной прочностью и жесткостью материала.
Сегодняшние углеродные нанотрубки имеют соотношение длины к диаметру до 132 000 000:1, что значительно больше, чем у любого другого материала. Помимо использования в нанотехнологиях, которые все еще довольно новы в мире полупроводников, следует отметить, что большинство производителей графита на протяжении десятилетий производят определенные сорта графита для полупроводниковой промышленности.
2. Электродвигатели, генераторы и генераторы переменного тока.
Углеродографитовый материал также часто используется в электродвигателях, генераторах и генераторах переменного тока в виде угольных щеток. В этом случае «щетка» представляет собой устройство, которое проводит ток между неподвижными проводами и комбинацией движущихся частей и обычно размещается во вращающемся валу.
3. Ионная имплантация
Графит в настоящее время все чаще используется в электронной промышленности. Он также используется в ионной имплантации, термопарах, электрических переключателях, конденсаторах, транзисторах и батареях.
Ионная имплантация — это инженерный процесс, при котором ионы определенного материала ускоряются в электрическом поле и проникают в другой материал в форме пропитки. Это один из фундаментальных процессов, используемых при производстве микрочипов для наших современных компьютеров, и атомы графита обычно являются одним из типов атомов, которые вводятся в эти микрочипы на основе кремния.
Помимо уникальной роли графита в производстве микрочипов, инновации на его основе теперь также используются для замены традиционных конденсаторов и транзисторов. По мнению некоторых исследователей, графен вообще может стать возможной альтернативой кремнию. Он в 100 раз тоньше самого маленького кремниевого транзистора, гораздо эффективнее проводит электричество и обладает экзотическими свойствами, которые могут быть очень полезны в квантовых вычислениях. Графен также используется в современных конденсаторах. Фактически, графеновые суперконденсаторы предположительно в 20 раз мощнее традиционных конденсаторов (выделяют 20 Вт/см3) и могут быть в 3 раза прочнее современных мощных литий-ионных батарей.
4. Батареи
Когда дело доходит до батарей (сухих элементов и литий-ионных), углеродные и графитовые материалы здесь также играют важную роль. В случае традиционных сухих элементов (батарейки, которые мы часто используем в наших радиоприемниках, фонариках, пультах дистанционного управления и часах) металлический электрод или графитовый стержень (катод) окружен влажной электролитной пастой, и оба они заключены в капсулу. металлический цилиндр.
В современных литий-ионных батареях в качестве анода также используется графит. В старых литий-ионных батареях использовались традиционные графитовые материалы, однако теперь, когда графен становится все более доступным, вместо него теперь используются графеновые аноды — в основном по двум причинам: 1. графеновые аноды лучше удерживают энергию и 2. обещают время зарядки в 10 раз быстрее, чем у традиционных литий-ионных аккумуляторов.
В настоящее время литий-ионные аккумуляторы становятся все более популярными. Сейчас они часто используются в нашей бытовой технике, портативной электронике, ноутбуках, смартфонах, гибридных электромобилях, военной технике, а также в аэрокосмической технике.
Время публикации: 15 марта 2021 г.