การใช้กราไฟท์ในแอปพลิเคชันอิเล็กทรอนิกส์

กราฟีนคือสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรเรียกว่าชั้นเดียวของกราไฟต์ในระดับอะตอม และชั้นบางๆ ของกราฟีนเหล่านี้ถูกม้วนขึ้นและนำไปใช้ในนาโนทิวบ์ สาเหตุน่าจะมาจากการนำไฟฟ้าที่น่าประทับใจและความแข็งแรงและความแข็งเป็นพิเศษของวัสดุ

ปัจจุบัน คาร์บอนนาโนทิวบ์ถูกสร้างขึ้นด้วยอัตราส่วนความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุดถึง 132,000,000:1 ซึ่งมากกว่าวัสดุอื่นๆ อย่างมาก นอกจากจะถูกนำมาใช้ในนาโนเทคโนโลยี ซึ่งยังค่อนข้างใหม่ในโลกของเซมิคอนดักเตอร์แล้ว ควรสังเกตว่าผู้ผลิตกราไฟต์ส่วนใหญ่ผลิตกราไฟต์เกรดเฉพาะสำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์มานานหลายทศวรรษแล้ว

2. มอเตอร์ไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

วัสดุคาร์บอนกราไฟต์ยังใช้กันบ่อยในมอเตอร์ไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแปรงถ่าน ในกรณีนี้ “แปรงถ่าน” คืออุปกรณ์ที่นำกระแสไฟฟ้าระหว่างสายไฟคงที่และชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวหลายชิ้น และโดยปกติจะติดตั้งอยู่ในเพลาหมุน

3. การฝังไอออน

ปัจจุบันกราไฟต์ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์มากขึ้น โดยกราไฟต์ถูกนำไปใช้ในการฝังไอออน เทอร์โมคัปเปิล สวิตช์ไฟฟ้า ตัวเก็บประจุ ทรานซิสเตอร์ และแบตเตอรี่ด้วยเช่นกัน

การฝังไอออนเป็นกระบวนการทางวิศวกรรมที่ไอออนของวัสดุเฉพาะจะถูกเร่งในสนามไฟฟ้าและถูกกระแทกเข้ากับวัสดุอื่นเป็นรูปแบบหนึ่งของการชุบ เป็นหนึ่งในกระบวนการพื้นฐานที่ใช้ในการผลิตไมโครชิปสำหรับคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ของเรา และอะตอมของกราไฟต์มักจะเป็นอะตอมประเภทหนึ่งที่ถูกฝังลงในไมโครชิปที่ทำจากซิลิกอนเหล่านี้

นอกจากบทบาทเฉพาะตัวของกราไฟต์ในการผลิตไมโครชิปแล้ว นวัตกรรมที่ใช้กราไฟต์ยังถูกนำมาใช้แทนตัวเก็บประจุและทรานซิสเตอร์แบบเดิมอีกด้วย นักวิจัยบางคนระบุว่ากราฟีนอาจเป็นทางเลือกอื่นแทนซิลิกอนได้ เนื่องจากกราฟีนบางกว่าทรานซิสเตอร์ซิลิกอนที่เล็กที่สุดถึง 100 เท่า นำไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่ามาก และมีคุณสมบัติพิเศษที่เป็นประโยชน์อย่างมากในการคำนวณแบบควอนตัม นอกจากนี้ กราฟีนยังใช้ในตัวเก็บประจุรุ่นใหม่ๆ อีกด้วย ในความเป็นจริง ซูเปอร์คาปาซิเตอร์กราฟีนมีประสิทธิภาพมากกว่าตัวเก็บประจุแบบเดิมถึง 20 เท่า (ปล่อยพลังงานได้ 20 W/cm3) และอาจแข็งแกร่งกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีพลังงานสูงในปัจจุบันถึง 3 เท่า

4. แบตเตอรี่

เมื่อพูดถึงแบตเตอรี่ (เซลล์แห้งและลิเธียมไออน) วัสดุคาร์บอนและกราไฟต์ก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน ในกรณีของแบตเตอรี่เซลล์แห้งแบบดั้งเดิม (แบตเตอรี่ที่เราใช้ในวิทยุ ไฟฉาย รีโมต และนาฬิกา) อิเล็กโทรดโลหะหรือแท่งกราไฟต์ (แคโทด) จะถูกล้อมรอบด้วยสารละลายอิเล็กโทรไลต์ชื้น และทั้งสองอย่างจะถูกหุ้มไว้ในกระบอกโลหะ

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสมัยใหม่ในปัจจุบันใช้กราไฟต์เป็นขั้วบวกด้วย แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนรุ่นเก่าใช้กราไฟต์แบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตาม เนื่องจากปัจจุบันมีกราฟีนให้เลือกใช้มากขึ้น จึงมีการใช้ขั้วบวกกราฟีนแทน โดยส่วนใหญ่แล้วเป็นเพราะ 2 เหตุผล ได้แก่ 1. ขั้วบวกกราฟีนสามารถเก็บพลังงานได้ดีกว่า และ 2. ขั้วบวกกราฟีนรับประกันว่าสามารถชาร์จได้เร็วกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบดั้งเดิมถึง 10 เท่า

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบชาร์จไฟได้กำลังได้รับความนิยมเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ในปัจจุบัน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเหล่านี้มักใช้ในเครื่องใช้ในบ้าน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา แล็ปท็อป สมาร์ทโฟน รถยนต์ไฟฟ้าไฮบริด ยานพาหนะทางทหาร และในแอพพลิเคชั่นอวกาศด้วย