Grafits unika förmåga att leda elektricitet samtidigt som den avleder eller överför värme från kritiska komponenter gör det till ett utmärkt material för elektroniska applikationer inklusive halvledare, elmotorer och till och med produktion av moderna batterier.
Grafen är vad forskare och ingenjörer kallar ett enda lager av grafit på atomnivå, och dessa tunna lager av grafen rullas ihop och används i nanorör. Detta beror troligen på den imponerande elektriska ledningsförmågan och materialets exceptionella styrka och styvhet.
Dagens kolnanorör är konstruerade med ett längd-till-diameter-förhållande på upp till 132 000 000:1, vilket är betydligt större än något annat material. Förutom att användas inom nanoteknik, vilket fortfarande är ganska nytt i halvledarvärlden, bör det noteras att de flesta grafittillverkare har tillverkat specifika kvaliteter av grafit för halvledarindustrin i årtionden.
2. Elmotorer, generatorer och generatorer
Kolgrafit används också ofta i elmotorer, generatorer och generatorer i form av kolborstar. I detta fall är en "borste" en anordning som leder ström mellan stationära ledningar och en kombination av rörliga delar, och den är vanligtvis inrymd i en roterande axel.
3. Jonimplantation
Grafit används nu allt oftare inom elektronikindustrin. Det används även i jonimplantation, termoelement, elektriska brytare, kondensatorer, transistorer och batterier.
Jonimplantation är en teknisk process där joner av ett visst material accelereras i ett elektriskt fält och påverkas av ett annat material, som en form av impregnering. Det är en av de grundläggande processerna som används vid tillverkning av mikrochips för våra moderna datorer, och grafitatomer är vanligtvis en av de typer av atomer som infunderas i dessa kiselbaserade mikrochips.
Förutom grafits unika roll i produktionen av mikrochips används nu grafitbaserade innovationer även för att ersätta traditionella kondensatorer och transistorer. Enligt vissa forskare kan grafen vara ett möjligt alternativ till kisel helt och hållet. Det är 100 gånger tunnare än den minsta kiseltransistorn, leder elektricitet mycket mer effektivt och har exotiska egenskaper som kan vara mycket användbara inom kvantberäkning. Grafen har också använts i moderna kondensatorer. Faktum är att grafensuperkondensatorer förmodligen är 20 gånger kraftfullare än traditionella kondensatorer (och frigör 20 W/cm3), och de kan vara 3 gånger starkare än dagens högpresterande litiumjonbatterier.
4. Batterier
När det gäller batterier (torrbatterier och litiumjonbatterier) har kol- och grafitmaterial också varit avgörande här. När det gäller traditionella torrbatterier (batterierna vi ofta använder i våra radioapparater, ficklampor, fjärrkontroller och klockor) är en metallelektrod eller grafitstav (katoden) omgiven av en fuktig elektrolytpasta, och båda är inkapslade i en metallcylinder.
Dagens moderna litiumjonbatterier använder också grafit – som anod. Äldre litiumjonbatterier använde traditionella grafitmaterial, men nu när grafen blir mer lättillgängligt används grafenanoder istället – främst av två skäl; 1. grafenanoder håller energi bättre och 2. de lovar en laddningstid som är 10 gånger snabbare än ett traditionellt litiumjonbatteri.
Uppladdningsbara litiumjonbatterier blir alltmer populära nuförtiden. De används nu ofta i våra hushållsapparater, bärbar elektronik, bärbara datorer, smartphones, hybridbilar, militärfordon och även inom flyg- och rymdteknik.
Publiceringstid: 15 mars 2021