გრაფიტის გამოყენება ელექტრონიკაში

გრაფენი არის ის, რასაც მეცნიერები და ინჟინრები ატომურ დონეზე გრაფიტის ერთშრეს უწოდებენ და გრაფენის ეს თხელი ფენები ნანომილაკებში გამოიყენება. ეს, სავარაუდოდ, შთამბეჭდავი ელექტროგამტარობითა და მასალის განსაკუთრებული სიმტკიცითა და სიმყარით არის განპირობებული.

დღევანდელი ნახშირბადის ნანომილაკების სიგრძე-დიამეტრის თანაფარდობა 132,000,000:1-მდეა, რაც მნიშვნელოვნად აღემატება ნებისმიერ სხვა მასალას. გარდა იმისა, რომ გამოიყენება ნანოტექნოლოგიაში, რომელიც ჯერ კიდევ საკმაოდ ახალია ნახევარგამტარების სამყაროში, უნდა აღინიშნოს, რომ გრაფიტის მწარმოებლების უმეტესობა ათწლეულების განმავლობაში ამზადებდა გრაფიტის სპეციფიკურ კლასს ნახევარგამტარების ინდუსტრიისთვის.

2. ელექტროძრავები, გენერატორები და ალტერნატორები

ნახშირბადის გრაფიტის მასალა ასევე ხშირად გამოიყენება ელექტროძრავებში, გენერატორებსა და ალტერნატორებში ნახშირბადის ჯაგრისების სახით. ამ შემთხვევაში „ჯაგრისი“ არის მოწყობილობა, რომელიც ატარებს დენს სტაციონარულ მავთულებსა და მოძრავი ნაწილების ერთობლიობას შორის და ის, როგორც წესი, მოთავსებულია მბრუნავ ლილვში.

3. იონური იმპლანტაცია

გრაფიტი ამჟამად სულ უფრო ხშირად გამოიყენება ელექტრონიკის ინდუსტრიაში. ის ასევე გამოიყენება იონური იმპლანტაციის, თერმოწყვილების, ელექტრო ჩამრთველების, კონდენსატორების, ტრანზისტორებისა და ბატარეების წარმოებაში.

იონური იმპლანტაცია არის საინჟინრო პროცესი, რომლის დროსაც კონკრეტული მასალის იონები აჩქარებენ ელექტრულ ველში და ზემოქმედებენ სხვა მასალაზე, როგორც გაჟღენთვის ფორმა. ეს არის ერთ-ერთი ფუნდამენტური პროცესი, რომელიც გამოიყენება ჩვენი თანამედროვე კომპიუტერებისთვის მიკროჩიპების წარმოებაში და გრაფიტის ატომები, როგორც წესი, ერთ-ერთი ტიპის ატომებია, რომლებიც შეჰყავთ ამ სილიკონზე დაფუძნებულ მიკროჩიპებში.

მიკროჩიპების წარმოებაში გრაფიტის უნიკალური როლის გარდა, გრაფიტზე დაფუძნებული ინოვაციები ამჟამად გამოიყენება ტრადიციული კონდენსატორებისა და ტრანზისტორების ჩასანაცვლებლადაც. ზოგიერთი მკვლევრის აზრით, გრაფენი შესაძლოა სილიკონის შესაძლო ალტერნატივა იყოს. ის 100-ჯერ უფრო თხელია, ვიდრე ყველაზე პატარა სილიკონის ტრანზისტორი, გაცილებით ეფექტურად ატარებს ელექტროენერგიას და აქვს ეგზოტიკური თვისებები, რომლებიც შეიძლება ძალიან სასარგებლო იყოს კვანტურ გამოთვლებში. გრაფენი ასევე გამოიყენება თანამედროვე კონდენსატორებში. სინამდვილეში, გრაფენის სუპერკონდენსატორები, სავარაუდოდ, 20-ჯერ უფრო მძლავრია, ვიდრე ტრადიციული კონდენსატორები (გამოყოფენ 20 ვტ/სმ3) და შესაძლოა, ისინი 3-ჯერ უფრო მძლავრი იყოს, ვიდრე დღევანდელი მაღალი სიმძლავრის, ლითიუმ-იონური ბატარეები.

4. ელემენტები

როდესაც საქმე ეხება აკუმულატორებს (მშრალი ელემენტი და ლითიუმ-იონური), ნახშირბადის და გრაფიტის მასალები აქაც მნიშვნელოვან როლს თამაშობს. ტრადიციული მშრალი ელემენტის შემთხვევაში (აკუმულატორები, რომლებსაც ხშირად ვიყენებთ ჩვენს რადიოებში, ფანრებში, პულტებსა და საათებში), ლითონის ელექტროდი ან გრაფიტის ღერო (კათოდი) გარშემორტყმულია ტენიანი ელექტროლიტური პასტით და ორივე მოთავსებულია ლითონის ცილინდრში.

დღევანდელი თანამედროვე ლითიუმ-იონური ბატარეები გრაფიტსაც იყენებენ — ანოდის სახით. ძველი ლითიუმ-იონური ბატარეები ტრადიციულ გრაფიტის მასალებს იყენებდნენ, თუმცა, ახლა, როდესაც გრაფენი სულ უფრო ადვილად ხელმისაწვდომი ხდება, გრაფენის ანოდებს იყენებენ — ძირითადად ორი მიზეზის გამო; 1. გრაფენის ანოდები უკეთ ინარჩუნებენ ენერგიას და 2. ის გვპირდება დატენვის დროს, რომელიც 10-ჯერ უფრო სწრაფია, ვიდრე ტრადიციული ლითიუმ-იონური ბატარეა.

ლითიუმ-იონური დატენვადი აკუმულატორები დღესდღეობით სულ უფრო და უფრო პოპულარული ხდება. ისინი ხშირად გამოიყენება ჩვენს საყოფაცხოვრებო ტექნიკაში, პორტატულ ელექტრონიკაში, ლეპტოპებში, სმარტფონებში, ჰიბრიდულ ელექტრო მანქანებში, სამხედრო მანქანებსა და აერონავტიკაში.