استخدام الجرافيت في تطبيقات الإلكترونيات

الجرافين هو ما يسميه العلماء والمهندسون طبقة واحدة من الجرافيت على المستوى الذري، ويتم لف هذه الطبقات الرقيقة من الجرافين واستخدامها في الأنابيب النانوية. ويرجع ذلك على الأرجح إلى التوصيل الكهربائي المذهل وقوة المادة وصلابتها الاستثنائية.

تُصنع الأنابيب النانوية الكربونية اليوم بنسبة طول إلى قطر تصل إلى 132,000,000:1، وهي أكبر بكثير من أي مادة أخرى. إلى جانب استخدامها في تكنولوجيا النانو، والتي لا تزال جديدة إلى حد ما في عالم أشباه الموصلات، تجدر الإشارة إلى أن معظم الشركات المصنعة للجرافيت كانت تصنع درجات محددة من الجرافيت لصناعة أشباه الموصلات منذ عقود.

2. المحركات الكهربائية والمولدات والمولدات

تُستخدم مادة الجرافيت الكربوني أيضًا بشكل متكرر في المحركات الكهربائية والمولدات والمولدات على شكل فرش الكربون. في هذه الحالة، "الفرشاة" هي جهاز يقوم بتوصيل التيار بين الأسلاك الثابتة ومجموعة من الأجزاء المتحركة، وعادةً ما يتم وضعها في عمود دوار.

3. زرع الأيونات

يتم الآن استخدام الجرافيت بشكل متكرر في صناعة الإلكترونيات. يتم استخدامه في زرع الأيونات والمزدوجات الحرارية والمفاتيح الكهربائية والمكثفات والترانزستورات والبطاريات أيضًا.

زرع الأيونات هو عملية هندسية حيث يتم تسريع أيونات مادة معينة في مجال كهربائي وتصطدم بمادة أخرى، كشكل من أشكال التشريب. إنها إحدى العمليات الأساسية المستخدمة في إنتاج الرقائق الدقيقة لأجهزة الكمبيوتر الحديثة لدينا، وعادةً ما تكون ذرات الجرافيت أحد أنواع الذرات التي يتم غرسها في هذه الرقائق الدقيقة القائمة على السيليكون.

إلى جانب الدور الفريد للجرافيت في إنتاج الرقائق الدقيقة، يتم الآن استخدام الابتكارات القائمة على الجرافيت لتحل محل المكثفات والترانزستورات التقليدية أيضًا. ووفقا لبعض الباحثين، قد يكون الجرافين بديلا محتملا للسيليكون تماما. وهو أرق 100 مرة من أصغر ترانزستور سيليكون، ويوصل الكهرباء بكفاءة أكبر، وله خصائص غريبة يمكن أن تكون مفيدة جدًا في الحوسبة الكمومية. كما تم استخدام الجرافين في المكثفات الحديثة أيضًا. في الواقع، من المفترض أن تكون مكثفات الجرافين الفائقة أقوى 20 مرة من المكثفات التقليدية (تطلق 20 واط / سم 3)، وقد تكون أقوى 3 مرات من بطاريات الليثيوم أيون عالية الطاقة الموجودة اليوم.

4. البطاريات

عندما يتعلق الأمر بالبطاريات (الخلايا الجافة والليثيوم أيون)، فقد لعبت مواد الكربون والجرافيت دورًا أساسيًا هنا أيضًا. في حالة الخلية الجافة التقليدية (البطاريات التي نستخدمها غالبًا في أجهزة الراديو والمصابيح الكهربائية وأجهزة التحكم عن بعد والساعات)، فإن القطب المعدني أو قضيب الجرافيت (الكاثود) محاط بمعجون إلكتروليت رطب، وكلاهما مغلف داخل اسطوانة معدنية .

تستخدم بطاريات الليثيوم أيون الحديثة اليوم الجرافيت أيضًا، باعتباره أنودًا. تستخدم بطاريات الليثيوم أيون الأقدم مواد الجرافيت التقليدية، ولكن الآن بعد أن أصبح الجرافين متاحًا بسهولة أكبر، يتم الآن استخدام أنودات الجرافين بدلاً من ذلك - غالبًا لسببين؛ 1. أنودات الجرافين تحتفظ بالطاقة بشكل أفضل و2. تعد بوقت شحن أسرع 10 مرات من بطارية الليثيوم أيون التقليدية.

أصبحت بطاريات الليثيوم أيون القابلة لإعادة الشحن أكثر شيوعًا هذه الأيام. يتم استخدامها الآن غالبًا في أجهزتنا المنزلية، والإلكترونيات المحمولة، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، والهواتف الذكية، والسيارات الكهربائية الهجينة، والمركبات العسكرية، وفي تطبيقات الطيران أيضًا.