Գրաֆիտի կիրառումը էլեկտրոնիկայի կիրառություններում

Գրաֆենը գիտնականներն ու ինժեներները անվանում են գրաֆիտի միաշերտ ատոմային մակարդակում, և գրաֆենի այս բարակ շերտերը փաթաթվում են և օգտագործվում նանոխողովակներում։ Սա, հավանաբար, պայմանավորված է տպավորիչ էլեկտրահաղորդականությամբ և նյութի բացառիկ ամրությամբ ու կոշտությամբ։

Այսօրվա ածխածնային նանոխողովակները կառուցված են մինչև 132,000,000:1 երկարության և տրամագծի հարաբերակցությամբ, որը զգալիորեն ավելի մեծ է, քան ցանկացած այլ նյութի դեպքում։ Բացի նանոտեխնոլոգիայում օգտագործվելուց, որը դեռևս բավականին նոր է կիսահաղորդիչների աշխարհում, պետք է նշել, որ գրաֆիտ արտադրողների մեծ մասը տասնամյակներ շարունակ արտադրել է գրաֆիտի որոշակի տեսակներ կիսահաղորդչային արդյունաբերության համար։

2. Էլեկտրաշարժիչներ, գեներատորներ և գեներատորներ

Ածխածնային գրաֆիտային նյութը հաճախ օգտագործվում է նաև էլեկտրական շարժիչներում, գեներատորներում և գեներատորներում՝ ածխածնային խոզանակների տեսքով: Այս դեպքում «խոզանակը» սարք է, որը հոսանք է հաղորդում անշարժ լարերի և շարժվող մասերի համադրության միջև, և այն սովորաբար տեղակայված է պտտվող լիսեռի մեջ:

3. Իոնային իմպլանտացիա

Գրաֆիտն այժմ ավելի հաճախ է օգտագործվում էլեկտրոնիկայի արդյունաբերության մեջ։ Այն նաև օգտագործվում է իոնային իմպլանտացիայի, ջերմազույգերի, էլեկտրական անջատիչների, կոնդենսատորների, տրանզիստորների և մարտկոցների մեջ։

Իոնային իմպլանտացիան ինժեներական գործընթաց է, որի ընթացքում որոշակի նյութի իոնները արագանում են էլեկտրական դաշտում և ներթափանցում մեկ այլ նյութի մեջ՝ որպես իմպլանտացիայի ձև: Այն մեր ժամանակակից համակարգիչների համար միկրոչիպերի արտադրության մեջ օգտագործվող հիմնարար գործընթացներից մեկն է, և գրաֆիտի ատոմները սովորաբար այն տեսակներից են, որոնք ներարկվում են այդ սիլիցիումային միկրոչիպերի մեջ:

Բացի գրաֆիտի յուրահատուկ դերից միկրոչիպերի արտադրության մեջ, գրաֆիտի վրա հիմնված նորարարությունները այժմ օգտագործվում են նաև ավանդական կոնդենսատորներն ու տրանզիստորները փոխարինելու համար: Որոշ հետազոտողների կարծիքով, գրաֆենը կարող է լինել սիլիցիումի հնարավոր այլընտրանք: Այն 100 անգամ ավելի բարակ է, քան ամենափոքր սիլիցիումային տրանզիստորը, շատ ավելի արդյունավետ է հաղորդում էլեկտրականությունը և ունի էկզոտիկ հատկություններ, որոնք կարող են շատ օգտակար լինել քվանտային հաշվարկներում: Գրաֆենը նաև օգտագործվել է ժամանակակից կոնդենսատորներում: Փաստորեն, գրաֆենի գերկոնդենսատորները, ենթադրաբար, 20 անգամ ավելի հզոր են, քան ավանդական կոնդենսատորները (ազատելով 20 Վտ/սմ3), և դրանք կարող են 3 անգամ ավելի հզոր լինել, քան այսօրվա բարձր հզորությամբ լիթիում-իոնային մարտկոցները:

4. Մարտկոցներ

Երբ խոսքը վերաբերում է մարտկոցներին (չոր մարտկոցներ և լիթիում-իոնային), ածխածնային և գրաֆիտային նյութերը նույնպես կարևոր դեր են խաղացել այստեղ: Ավանդական չոր մարտկոցների դեպքում (մարտկոցներ, որոնք մենք հաճախ օգտագործում ենք մեր ռադիոներում, լապտերներում, հեռակառավարման վահանակներում և ժամացույցներում), մետաղական էլեկտրոդը կամ գրաֆիտային ձողը (կաթոդը) շրջապատված է խոնավ էլեկտրոլիտային մածուկով, և երկուսն էլ պարկուճավորված են մետաղական գլանի մեջ:

Այսօրվա ժամանակակից լիթիում-իոնային մարտկոցները նույնպես օգտագործում են գրաֆիտ՝ որպես անոդ: Հին լիթիում-իոնային մարտկոցներն օգտագործում էին ավանդական գրաֆիտային նյութեր, սակայն այժմ, երբ գրաֆենը դառնում է ավելի հեշտ հասանելի, դրա փոխարեն այժմ օգտագործվում են գրաֆենային անոդներ՝ հիմնականում երկու պատճառով. 1. գրաֆենային անոդները ավելի լավ են պահպանում էներգիան, և 2. դրանք խոստանում են լիցքավորման ժամանակ, որը 10 անգամ ավելի արագ է, քան ավանդական լիթիում-իոնային մարտկոցները:

Վերալիցքավորվող լիթիում-իոնային մարտկոցները այսօր ավելի ու ավելի տարածված են դառնում։ Դրանք այժմ հաճախ օգտագործվում են մեր կենցաղային տեխնիկայում, դյուրակիր էլեկտրոնիկայում, նոութբուքերում, սմարթֆոններում, հիբրիդային էլեկտրական մեքենաներում, ռազմական տրանսպորտային միջոցներում և նաև ավիատիեզերական կիրառություններում։