การใช้กราไฟท์ในงานอิเล็กทรอนิกส์

กราฟีนคือสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรเรียกว่ากราไฟท์ชั้นเดียวในระดับอะตอม และกราฟีนชั้นบางๆ เหล่านี้กำลังถูกรีดขึ้นและนำไปใช้ในท่อนาโน อาจเนื่องมาจากค่าการนำไฟฟ้าที่น่าประทับใจ รวมถึงความแข็งแรงและความแข็งเป็นพิเศษของวัสดุ

ท่อนาโนคาร์บอนในปัจจุบันถูกสร้างขึ้นด้วยอัตราส่วนความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลางสูงถึง 132,000,000:1 ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าวัสดุอื่นๆ อย่างมีนัยสำคัญ นอกจากจะใช้ในนาโนเทคโนโลยีซึ่งยังค่อนข้างใหม่ในโลกของเซมิคอนดักเตอร์แล้ว ควรสังเกตว่าผู้ผลิตกราไฟท์ส่วนใหญ่ผลิตกราไฟท์เกรดเฉพาะสำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์มานานหลายทศวรรษ

2. มอเตอร์ไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ

วัสดุกราไฟท์คาร์บอนยังมักใช้ในมอเตอร์ไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับในรูปแบบของแปรงคาร์บอน ในกรณีนี้ “แปรง” คืออุปกรณ์ที่นำกระแสระหว่างสายไฟที่อยู่นิ่งกับชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวรวมกัน และมักจะอยู่ในเพลาหมุน

3. การปลูกถ่ายไอออน

ขณะนี้กราไฟท์กำลังถูกนำมาใช้กับความถี่ที่มากขึ้นในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ มันถูกใช้ในการฝังไอออน เทอร์โมคัปเปิ้ล สวิตช์ไฟฟ้า ตัวเก็บประจุ ทรานซิสเตอร์ และแบตเตอรี่ด้วย

การฝังไอออนเป็นกระบวนการทางวิศวกรรมที่ไอออนของวัสดุบางชนิดถูกเร่งในสนามไฟฟ้า และถูกกระแทกเข้ากับวัสดุอื่น ในรูปแบบของการทำให้มีขึ้น นี่เป็นหนึ่งในกระบวนการพื้นฐานที่ใช้ในการผลิตไมโครชิปสำหรับคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ของเรา และอะตอมของกราไฟต์มักเป็นอะตอมประเภทหนึ่งที่ใส่เข้าไปในไมโครชิปที่มีซิลิคอนเหล่านี้

นอกจากบทบาทที่เป็นเอกลักษณ์ของกราไฟท์ในการผลิตไมโครชิปแล้ว นวัตกรรมที่ใช้กราไฟท์ยังถูกนำมาใช้แทนตัวเก็บประจุและทรานซิสเตอร์แบบเดิมอีกด้วย ตามที่นักวิจัยบางคนกราฟีนอาจเป็นทางเลือกที่เป็นไปได้แทนซิลิคอนโดยสิ้นเชิง มันบางกว่าทรานซิสเตอร์ซิลิคอนที่เล็กที่สุดถึง 100 เท่า นำไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่ามาก และมีคุณสมบัติแปลกใหม่ที่มีประโยชน์มากในการคำนวณควอนตัม กราฟีนยังถูกนำมาใช้ในตัวเก็บประจุสมัยใหม่ด้วย ในความเป็นจริง ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์แบบกราฟีนน่าจะมีประสิทธิภาพมากกว่าตัวเก็บประจุแบบดั้งเดิมถึง 20 เท่า (ปล่อยพลังงาน 20 W/cm3) และอาจแข็งแกร่งกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนกำลังสูงในปัจจุบันถึง 3 เท่า

4. แบตเตอรี่

เมื่อพูดถึงแบตเตอรี่ (เซลล์แห้งและลิเธียมไอออน) วัสดุคาร์บอนและกราไฟท์ก็เป็นเครื่องมือสำคัญเช่นกัน ในกรณีของเซลล์แห้งแบบดั้งเดิม (แบตเตอรี่ที่เรามักใช้ในวิทยุ ไฟฉาย รีโมท และนาฬิกา) อิเล็กโทรดโลหะหรือแท่งกราไฟท์ (แคโทด) จะถูกล้อมรอบด้วยอิเล็กโทรไลต์เพสต์ชื้น และทั้งสองอย่างถูกห่อหุ้มอยู่ภายใน กระบอกโลหะ

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสมัยใหม่ในปัจจุบันก็ใช้กราไฟท์เช่นกัน — เป็นขั้วบวก แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนรุ่นเก่าใช้วัสดุกราไฟท์แบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตาม ขณะนี้กราฟีนมีวางจำหน่ายมากขึ้น จึงมีการใช้กราฟีนแอโนดแทน ซึ่งส่วนใหญ่ด้วยเหตุผลสองประการ 1. กราฟีนแอโนดกักเก็บพลังงานได้ดีกว่า และ 2. รับประกันเวลาในการชาร์จที่เร็วกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบเดิมถึง 10 เท่า

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบชาร์จได้กำลังได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ ในทุกวันนี้ ปัจจุบันมักใช้ในเครื่องใช้ภายในบ้าน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา แล็ปท็อป สมาร์ทโฟน รถยนต์ไฟฟ้าไฮบริด ยานพาหนะทางทหาร และในการใช้งานด้านการบินและอวกาศด้วย