Grafīta unikālā spēja vadīt elektrību, vienlaikus izkliedējot vai nododot siltumu prom no kritiski svarīgām sastāvdaļām, padara to par lielisku materiālu elektronikas lietojumprogrammām, tostarp pusvadītājiem, elektromotoriem un pat mūsdienu bateriju ražošanai.
Grafēns ir tas, ko zinātnieki un inženieri sauc par vienu grafīta slāni atomu līmenī, un šie plānie grafēna slāņi tiek sarullēti un izmantoti nanocaurulītēs. Tas, visticamāk, ir saistīts ar iespaidīgo elektrovadītspēju un materiāla izcilo izturību un stingrību.
Mūsdienu oglekļa nanocaurulītes ir konstruētas ar garuma un diametra attiecību līdz 132 000 000:1, kas ir ievērojami lielāka nekā jebkuram citam materiālam. Papildus tam, ka tās tiek izmantotas nanotehnoloģijās, kas pusvadītāju pasaulē joprojām ir diezgan jauna, jāatzīmē, ka lielākā daļa grafīta ražotāju jau gadu desmitiem ražo īpašas grafīta pakāpes pusvadītāju rūpniecībai.
2. Elektromotori, ģeneratori un alternatori
Oglekļa grafīta materiāls tiek bieži izmantots arī elektromotoros, ģeneratoros un alternatoros oglekļa suku veidā. Šajā gadījumā "suka" ir ierīce, kas vada strāvu starp nekustīgiem vadiem un kustīgu daļu kombināciju, un tā parasti ir ievietota rotējošā vārpstā.
3. Jonu implantācija
Grafītu tagad arvien biežāk izmanto elektronikas rūpniecībā. To izmanto jonu implantācijā, termopāros, elektriskajos slēdžos, kondensatoros, tranzistoros un arī baterijās.
Jonu implantācija ir inženiertehnisks process, kurā konkrēta materiāla joni tiek paātrināti elektriskajā laukā un triecienizturīgi iedarbojoties citā materiālā, kā impregnēšanas veids. Tas ir viens no pamatprocesiem, ko izmanto mūsdienu datoru mikroshēmu ražošanā, un grafīta atomi parasti ir viens no atomu veidiem, kas tiek ievadīti šajās uz silīcija bāzes veidotajās mikroshēmās.
Papildus grafīta unikālajai lomai mikroshēmu ražošanā, uz grafīta balstītas inovācijas tagad tiek izmantotas arī tradicionālo kondensatoru un tranzistoru aizstāšanai. Pēc dažu pētnieku domām, grafēns varētu būt pilnīga silīcija alternatīva. Tas ir 100 reizes plānāks nekā mazākais silīcija tranzistors, daudz efektīvāk vada elektrību un tam piemīt eksotiskas īpašības, kas var būt ļoti noderīgas kvantu skaitļošanā. Grafēns ir izmantots arī mūsdienu kondensatoros. Faktiski grafēna superkondensatori, domājams, ir 20 reizes jaudīgāki nekā tradicionālie kondensatori (atbrīvojot 20 W/cm3), un tie varētu būt 3 reizes spēcīgāki nekā mūsdienu jaudīgās litija jonu baterijas.
4. Baterijas
Runājot par baterijām (sausajām un litija jonu) arī oglekļa un grafīta materiāliem ir bijusi liela nozīme. Tradicionālo sauso bateriju gadījumā (baterijas, ko bieži izmantojam radioaparātos, lukturīšos, tālvadības pultīm un pulksteņiem) metāla elektrodu vai grafīta stieni (katodu) ieskauj mitra elektrolīta pasta, un abi ir iekapsulēti metāla cilindrā.
Mūsdienu litija jonu akumulatoros kā anodu tiek izmantots arī grafīts. Vecākajos litija jonu akumulatoros tika izmantoti tradicionālie grafīta materiāli, tomēr tagad, kad grafēns kļūst vieglāk pieejams, tā vietā tiek izmantoti grafēna anodi, galvenokārt divu iemeslu dēļ; 1. grafēna anodi labāk saglabā enerģiju un 2. tie sola 10 reizes ātrāku uzlādes laiku nekā tradicionālais litija jonu akumulators.
Uzlādējamās litija jonu baterijas mūsdienās kļūst arvien populārākas. Tās tagad bieži izmanto sadzīves tehnikā, portatīvajā elektronikā, klēpjdatoros, viedtālruņos, hibrīdautomašīnās, militārajos transportlīdzekļos un arī kosmosa lietojumos.
Publicēšanas laiks: 2021. gada 15. marts