Díky jedinečné schopnosti grafitu vést elektrický proud a zároveň odvádět teplo od kritických součástí je skvělým materiálem pro elektronické aplikace, včetně polovodičů, elektromotorů a dokonce i výroby moderních baterií.
Grafen je to, co vědci a inženýři nazývají jedinou vrstvou grafitu na atomární úrovni a tyto tenké vrstvy grafenu se srolují a používají v nanotrubicích. To je pravděpodobně způsobeno působivou elektrickou vodivostí a výjimečnou pevností a tuhostí materiálu.
Dnešní uhlíkové nanotrubice jsou konstruovány s poměrem délky k průměru až 132 000 000:1, což je výrazně více než u jakéhokoli jiného materiálu. Kromě použití v nanotechnologiích, které jsou ve světě polovodičů stále poměrně nové, je třeba poznamenat, že většina výrobců grafitu vyrábí specifické druhy grafitu pro polovodičový průmysl již po celá desetiletí.
2. Elektromotory, generátory a alternátory
Uhlíkový grafit se také často používá v elektromotorech, generátorech a alternátorech ve formě uhlíkových kartáčů. V tomto případě je „kartáč“ zařízení, které vede proud mezi pevnými vodiči a kombinací pohyblivých částí a obvykle je uloženo v rotující hřídeli.
3. Iontová implantace
Grafit se nyní stále častěji používá v elektronickém průmyslu. Používá se také v implantaci iontů, termočlánkech, elektrických spínačích, kondenzátorech, tranzistorech a bateriích.
Iontová implantace je inženýrský proces, při kterém jsou ionty určitého materiálu urychlovány v elektrickém poli a impregnací naráženy do jiného materiálu. Je to jeden ze základních procesů používaných při výrobě mikročipů pro naše moderní počítače a atomy grafitu jsou obvykle jedním z typů atomů, které se do těchto křemíkových mikročipů vpravují.
Kromě jedinečné role grafitu při výrobě mikročipů se nyní inovace na bázi grafitu používají také k nahrazení tradičních kondenzátorů a tranzistorů. Podle některých výzkumníků by grafen mohl být možnou alternativou křemíku. Je 100krát tenčí než nejmenší křemíkový tranzistor, vede elektřinu mnohem efektivněji a má exotické vlastnosti, které mohou být velmi užitečné v kvantových výpočtech. Grafen se používá i v moderních kondenzátorech. Grafenové superkondenzátory jsou údajně 20krát výkonnější než tradiční kondenzátory (uvolňují 20 W/cm3) a mohou být 3krát silnější než dnešní vysoce výkonné lithium-iontové baterie.
4. Baterie
Pokud jde o baterie (suché články a lithium-iontové), i zde sehrály klíčovou roli uhlíkové a grafitové materiály. V případě tradičních suchých článků (baterie, které často používáme v rádiích, baterkách, dálkových ovladačích a hodinkách) je kovová elektroda nebo grafitová tyčinka (katoda) obklopena vlhkou elektrolytickou pastou a obojí je zapouzdřeno v kovovém válci.
Dnešní moderní lithium-iontové baterie také používají grafit – jako anodu. Starší lithium-iontové baterie používaly tradiční grafitové materiály, ale nyní, když je grafen stále dostupnější, se místo něj používají grafenové anody – hlavně ze dvou důvodů: 1. grafenové anody lépe drží energii a 2. slibují 10krát rychlejší dobu nabíjení než u tradiční lithium-iontové baterie.
Dobíjecí lithium-iontové baterie se v dnešní době stávají stále populárnějšími. Často se používají v domácích spotřebičích, přenosné elektronice, noteboocích, chytrých telefonech, hybridních elektromobilech, vojenských vozidlech a také v leteckém průmyslu.
Čas zveřejnění: 15. března 2021