Grafiitin ainutlaatuinen kyky johtaa sähköä samalla kun se johtaa tai siirtää lämpöä pois kriittisistä komponenteista tekee siitä erinomaisen materiaalin elektroniikan sovelluksiin, kuten puolijohteisiin, sähkömoottoreihin ja jopa nykyaikaisten akkujen tuotantoon.
Grafeeni on tiedemiehet ja insinöörit kutsuvat sitä atomitasolla olevaksi yhdeksi grafiittikerrokseksi, ja näitä ohuita grafeenikerroksia rullataan ja käytetään nanoputkissa. Tämä johtuu todennäköisesti materiaalin vaikuttavasta sähkönjohtavuudesta sekä poikkeuksellisesta lujuudesta ja jäykkyydestä.
Nykypäivän hiilinanoputkien pituuden ja halkaisijan suhde on jopa 132 000 000:1, mikä on huomattavasti suurempi kuin minkään muun materiaalin. Sen lisäksi, että niitä käytetään nanoteknologiassa, joka on vielä melko uusi puolijohteiden maailmassa, on huomattava, että useimmat grafiittivalmistajat ovat valmistaneet tiettyjä grafiittilaatuja puolijohdeteollisuudelle vuosikymmenten ajan.
2. Sähkömoottorit, generaattorit ja vaihtovirtageneraattorit
Hiiligrafiittimateriaalia käytetään usein myös sähkömoottoreissa, generaattoreissa ja vaihtovirtalatureissa hiiliharjojen muodossa. Tässä tapauksessa "harja" on laite, joka johtaa virtaa kiinteiden johtojen ja liikkuvien osien yhdistelmän välillä, ja se on yleensä sijoitettu pyörivään akseliin.
3. Ioni-istutus
Grafiittia käytetään nykyään yhä useammin elektroniikkateollisuudessa. Sitä käytetään ioni-istutuksessa, termoelementeissä, sähkökytkimissä, kondensaattoreissa, transistoreissa ja myös akuissa.
Ioni-istutus on tekninen prosessi, jossa tietyn materiaalin ioneja kiihdytetään sähkökentässä ja törmätään toiseen materiaaliin eräänlaisena kyllästyksenä. Se on yksi nykyaikaisten tietokoneidemme mikrosirujen valmistuksessa käytetyistä perusprosesseista, ja grafiittiatomit ovat tyypillisesti yksi niistä atomeista, joita näihin piipohjaisiin mikrosiruihin infusoidaan.
Grafiitilla on ainutlaatuinen rooli mikrosirujen tuotannossa, ja sen lisäksi grafiittipohjaisia innovaatioita käytetään nyt myös perinteisten kondensaattoreiden ja transistoreiden korvaamiseen. Joidenkin tutkijoiden mukaan grafeeni saattaa olla täydellinen vaihtoehto piille. Se on 100 kertaa ohuempi kuin pienin piitransistori, johtaa sähköä paljon tehokkaammin ja sillä on eksoottisia ominaisuuksia, jotka voivat olla erittäin hyödyllisiä kvanttilaskennassa. Grafeenia on käytetty myös nykyaikaisissa kondensaattoreissa. Itse asiassa grafeenista valmistettujen superkondensaattoreiden oletetaan olevan 20 kertaa tehokkaampia kuin perinteiset kondensaattorit (vapauttavat 20 W/cm3), ja ne voivat olla jopa kolme kertaa tehokkaampia kuin nykyiset tehokkaat litiumioniakut.
4. Paristot
Akkujen (kuivakennot ja litiumioniakut) kohdalla hiili- ja grafiittimateriaalit ovat olleet myös tässä keskeisessä asemassa. Perinteisissä kuivakennoissa (joita usein käytämme radioissa, taskulampuissa, kaukosäätimissä ja kelloissa) metallielektrodi tai grafiittisauva (katodi) on ympäröity kostealla elektrolyyttitahnalla, ja molemmat on kapseloitu metallisylinteriin.
Nykypäivän modernit litiumioniakut käyttävät myös grafiittia anodina. Vanhemmissa litiumioniakuissa käytettiin perinteisiä grafiittimateriaaleja, mutta nyt kun grafeenia on helpommin saatavilla, sen sijaan käytetään grafeenianodeja – pääasiassa kahdesta syystä: 1. grafeenianodit pidättävät energiaa paremmin ja 2. ne lupaavat 10 kertaa nopeamman latausajan kuin perinteinen litiumioniakku.
Ladattavat litiumioniakut ovat yhä suositumpia nykyään. Niitä käytetään nykyään usein kodinkoneissa, kannettavassa elektroniikassa, kannettavissa tietokoneissa, älypuhelimissa, hybridiautoissa, sotilasajoneuvoissa ja myös ilmailu- ja avaruussovelluksissa.
Julkaisun aika: 15.3.2021