การใช้งานกราไฟต์ในงานด้านอิเล็กทรอนิกส์

กราฟีนคือสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรเรียกว่าชั้นกราไฟต์ชั้นเดียวในระดับอะตอม และชั้นกราฟีนบางๆ เหล่านี้กำลังถูกม้วนและนำไปใช้ในท่อนาโน ซึ่งน่าจะเป็นเพราะคุณสมบัติการนำไฟฟ้าที่น่าประทับใจ รวมถึงความแข็งแรงและความแข็งแกร่งเป็นพิเศษของวัสดุนี้

ปัจจุบัน ท่อนาโนคาร์บอนถูกสร้างขึ้นด้วยอัตราส่วนความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลางสูงถึง 132,000,000:1 ซึ่งใหญ่กว่าวัสดุอื่นๆ อย่างมาก นอกจากจะนำไปใช้ในนาโนเทคโนโลยี ซึ่งยังค่อนข้างใหม่ในโลกของเซมิคอนดักเตอร์แล้ว ควรสังเกตว่าผู้ผลิตกราไฟต์ส่วนใหญ่ได้ผลิตกราไฟต์เกรดเฉพาะสำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์มานานหลายทศวรรษแล้ว

2. มอเตอร์ไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และเครื่องกำเนิดกระแสสลับ

วัสดุคาร์บอนกราไฟต์ยังถูกนำมาใช้บ่อยในมอเตอร์ไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และเครื่องกำเนิดกระแสสลับ ในรูปของแปรงถ่าน ในกรณีนี้ "แปรงถ่าน" คืออุปกรณ์ที่นำกระแสไฟฟ้าระหว่างสายไฟที่อยู่กับที่และชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ได้ และโดยปกติจะติดตั้งอยู่ในเพลาหมุน

3. การฝังไอออน

ปัจจุบันกราไฟต์ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์มากขึ้น โดยถูกนำไปใช้ในกระบวนการฝังไอออน เทอร์โมคัปเปิล สวิตช์ไฟฟ้า ตัวเก็บประจุ ทรานซิสเตอร์ และแบตเตอรี่ด้วย

การฝังไอออนเป็นกระบวนการทางวิศวกรรมที่ใช้ไอออนของวัสดุชนิดหนึ่งเร่งความเร็วในสนามไฟฟ้าและกระแทกเข้าไปในวัสดุอีกชนิดหนึ่งในลักษณะของการแทรกซึม เป็นหนึ่งในกระบวนการพื้นฐานที่ใช้ในการผลิตไมโครชิปสำหรับคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ของเรา และอะตอมของกราไฟต์มักเป็นหนึ่งในประเภทของอะตอมที่ถูกแทรกซึมเข้าไปในไมโครชิปที่ทำจากซิลิคอนเหล่านี้

นอกจากบทบาทอันโดดเด่นของกราไฟต์ในการผลิตไมโครชิปแล้ว นวัตกรรมที่ใช้กราไฟต์ยังถูกนำมาใช้ทดแทนตัวเก็บประจุและทรานซิสเตอร์แบบดั้งเดิมอีกด้วย นักวิจัยบางคนกล่าวว่ากราฟีนอาจเป็นทางเลือกแทนซิลิคอนได้ทั้งหมด กราฟีนบางกว่าทรานซิสเตอร์ซิลิคอนที่เล็กที่สุดถึง 100 เท่า นำไฟฟ้าได้มีประสิทธิภาพมากกว่ามาก และมีคุณสมบัติพิเศษที่อาจมีประโยชน์อย่างมากในการคำนวณควอนตัม กราฟีนยังถูกนำมาใช้ในตัวเก็บประจุสมัยใหม่ด้วย ที่จริงแล้ว ตัวเก็บประจุยิ่งยวดกราฟีนนั้นมีกำลังมากกว่าตัวเก็บประจุแบบดั้งเดิมถึง 20 เท่า (ปล่อยพลังงาน 20 วัตต์/ซม³) และอาจมีกำลังมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนกำลังสูงในปัจจุบันถึง 3 เท่า

4. แบตเตอรี่

เมื่อพูดถึงแบตเตอรี่ (ทั้งแบบแห้งและลิเธียมไอออน) วัสดุคาร์บอนและกราไฟต์ก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน ในกรณีของแบตเตอรี่แบบแห้งทั่วไป (แบตเตอรี่ที่เรามักใช้ในวิทยุ ไฟฉาย รีโมท และนาฬิกา) ขั้วไฟฟ้าโลหะหรือแท่งกราไฟต์ (แคโทด) จะถูกล้อมรอบด้วยสารละลายอิเล็กโทรไลต์ชื้น และทั้งสองส่วนจะถูกห่อหุ้มอยู่ภายในกระบอกโลหะ

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนรุ่นใหม่ในปัจจุบันก็ใช้กราไฟต์เป็นขั้วบวกเช่นกัน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนรุ่นเก่าใช้กราไฟต์แบบดั้งเดิม แต่เนื่องจากกราฟีนหาได้ง่ายขึ้นในปัจจุบัน จึงมีการใช้กราฟีนเป็นขั้วบวกแทน โดยมีเหตุผลหลักสองประการคือ 1. กราฟีนเป็นขั้วบวกสามารถกักเก็บพลังงานได้ดีกว่า และ 2. ให้เวลาในการชาร์จที่เร็วกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบดั้งเดิมถึง 10 เท่า

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบชาร์จได้กำลังได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ ในปัจจุบัน มีการนำไปใช้ในเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพา แล็ปท็อป สมาร์ทโฟน รถยนต์ไฮบริด ยานพาหนะทางทหาร และแม้กระทั่งในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ