Het unieke vermogen van grafiet om elektriciteit te geleiden terwijl het warmte afvoert of wegleidt van kritieke componenten, maakt het een geweldig materiaal voor elektronische toepassingen, waaronder halfgeleiders, elektromotoren en zelfs de productie van moderne batterijen.
Grafeen is wat wetenschappers en ingenieurs een enkele laag grafiet op atomair niveau noemen, en deze dunne lagen grafeen worden opgerold en gebruikt in nanobuisjes.Dit is waarschijnlijk te danken aan de indrukwekkende elektrische geleidbaarheid en de uitzonderlijke sterkte en stijfheid van het materiaal.
De koolstofnanobuisjes van tegenwoordig zijn geconstrueerd met een lengte-tot-diameterverhouding van maximaal 132.000.000:1, wat aanzienlijk groter is dan enig ander materiaal.Behalve dat het wordt gebruikt in nanotechnologie, die nog vrij nieuw is in de wereld van halfgeleiders, moet worden opgemerkt dat de meeste grafietfabrikanten al tientallen jaren specifieke soorten grafiet maken voor de halfgeleiderindustrie.
2. Elektromotoren, generatoren en dynamo's
Koolstofgrafietmateriaal wordt ook vaak gebruikt in elektrische motoren, generatoren en dynamo's in de vorm van koolborstels.In dit geval is een "borstel" een apparaat dat stroom geleidt tussen stationaire draden en een combinatie van bewegende delen, en het is meestal ondergebracht in een roterende as.
3. Ionenimplantatie
Grafiet wordt nu steeds vaker gebruikt in de elektronica-industrie.Het wordt ook gebruikt bij ionenimplantatie, thermokoppels, elektrische schakelaars, condensatoren, transistors en batterijen.
Ionenimplantatie is een technisch proces waarbij ionen van een bepaald materiaal worden versneld in een elektrisch veld en als een vorm van impregnatie in een ander materiaal terechtkomen.Het is een van de fundamentele processen die worden gebruikt bij de productie van microchips voor onze moderne computers, en grafietatomen zijn typisch een van de soorten atomen die in deze op silicium gebaseerde microchips worden gegoten.
Naast de unieke rol van grafiet bij de productie van microchips, worden nu ook op grafiet gebaseerde innovaties gebruikt om traditionele condensatoren en transistors te vervangen.Volgens sommige onderzoekers kan grafeen een mogelijk alternatief zijn voor silicium.Het is 100 keer dunner dan de kleinste siliciumtransistor, geleidt elektriciteit veel efficiënter en heeft exotische eigenschappen die zeer nuttig kunnen zijn bij kwantumcomputers.Grafeen is ook gebruikt in moderne condensatoren.In feite zijn grafeen-supercondensatoren zogenaamd 20x keer krachtiger dan traditionele condensatoren (die 20 W/cm3) vrijgeven, en ze kunnen 3x zo sterk zijn dan de krachtige lithium-ionbatterijen van vandaag.
4. Batterijen
Als het gaat om batterijen (droge cel en lithium-ion), hebben koolstof- en grafietmaterialen hier ook een belangrijke rol gespeeld.In het geval van een traditionele droge cel (de batterijen die we vaak gebruiken in onze radio's, zaklampen, afstandsbedieningen en horloges), wordt een metalen elektrode of grafietstaaf (de kathode) omgeven door een vochtige elektrolytpasta en beide zijn ingekapseld in een metalen cilinder.
De moderne lithium-ionbatterijen van tegenwoordig gebruiken ook grafiet - als anode.Oudere lithium-ionbatterijen gebruikten traditionele grafietmaterialen, maar nu grafeen gemakkelijker beschikbaar komt, worden nu grafeenanoden gebruikt - meestal om twee redenen;1. grafeenanoden houden de energie beter vast en 2. het belooft een oplaadtijd die 10x sneller is dan een traditionele lithium-ionbatterij.
Oplaadbare lithium-ionbatterijen worden tegenwoordig steeds populairder.Ze worden nu vaak gebruikt in onze huishoudelijke apparaten, draagbare elektronica, laptops, smartphones, hybride elektrische auto's, militaire voertuigen en ook in ruimtevaarttoepassingen.
Posttijd: 15 maart-2021