Grafitts unike evne til å lede elektrisitet samtidig som den avleder eller overfører varme fra kritiske komponenter, gjør det til et flott materiale for elektroniske applikasjoner, inkludert halvledere, elektriske motorer og til og med produksjon av moderne batterier.
Grafen er det forskere og ingeniører kaller et enkelt lag med grafitt på atomnivå, og disse tynne lagene med grafen rulles opp og brukes i nanorør. Dette skyldes sannsynligvis den imponerende elektriske ledningsevnen og materialets eksepsjonelle styrke og stivhet.
Dagens karbonnanorør er konstruert med et lengde-til-diameter-forhold på opptil 132 000 000:1, som er betydelig større enn noe annet materiale. I tillegg til å bli brukt i nanoteknologi, som fortsatt er ganske nytt i halvledernes verden, bør det bemerkes at de fleste grafittprodusenter har laget spesifikke kvaliteter av grafitt for halvlederindustrien i flere tiår.
2. Elektriske motorer, generatorer og dynamoer
Karbongrafittmateriale brukes også ofte i elektriske motorer, generatorer og dynamoer i form av karbonbørster. I dette tilfellet er en «børste» en enhet som leder strøm mellom stasjonære ledninger og en kombinasjon av bevegelige deler, og den er vanligvis plassert i en roterende aksel.
3. Ionimplantasjon
Grafitt brukes nå oftere i elektronikkindustrien. Det brukes også i ionimplantasjon, termoelementer, elektriske brytere, kondensatorer, transistorer og batterier.
Ionimplantasjon er en ingeniørprosess der ioner av et bestemt materiale akselereres i et elektrisk felt og støtes inn i et annet materiale, som en form for impregnering. Det er en av de grunnleggende prosessene som brukes i produksjonen av mikrobrikker til våre moderne datamaskiner, og grafittatomer er vanligvis en av atomtypene som infunderes i disse silisiumbaserte mikrobrikkene.
Foruten grafittens unike rolle i produksjonen av mikrobrikker, brukes nå grafittbaserte innovasjoner også til å erstatte tradisjonelle kondensatorer og transistorer. Ifølge noen forskere kan grafen være et mulig alternativ til silisium i det hele tatt. Det er 100 ganger tynnere enn den minste silisiumtransistoren, leder strøm mye mer effektivt og har eksotiske egenskaper som kan være svært nyttige i kvantedatamaskinering. Grafen har også blitt brukt i moderne kondensatorer. Faktisk er grafen-superkondensatorer visstnok 20 ganger kraftigere enn tradisjonelle kondensatorer (frigjør 20 W/cm3), og de kan være 3 ganger sterkere enn dagens kraftige litiumionbatterier.
4. Batterier
Når det gjelder batterier (tørrcellebatterier og litiumionbatterier), har karbon- og grafittmaterialer også vært avgjørende her. I tilfellet med et tradisjonelt tørrcellebatteri (batteriene vi ofte bruker i radioer, lommelykter, fjernkontroller og klokker), er en metallelektrode eller grafittstang (katoden) omgitt av en fuktig elektrolyttpasta, og begge er innkapslet i en metallsylinder.
Dagens moderne litiumionbatterier bruker også grafitt – som anode. Eldre litiumionbatterier brukte tradisjonelle grafittmaterialer, men nå som grafen blir mer tilgjengelig, brukes grafenanoder i stedet – hovedsakelig av to grunner; 1. grafenanoder holder bedre på energien, og 2. de lover en ladetid som er 10 ganger raskere enn et tradisjonelt litiumionbatteri.
Oppladbare litiumionbatterier blir mer og mer populære i disse dager. De brukes nå ofte i husholdningsapparater, bærbar elektronikk, bærbare datamaskiner, smarttelefoner, hybridbiler, militærkjøretøy og også i luftfartsapplikasjoner.
Publisert: 15. mars 2021