इलेक्ट्रॉनिक्स अनुप्रयोगों में ग्रेफाइट का उपयोग

ग्रेफीन को वैज्ञानिक और इंजीनियर परमाणु स्तर पर ग्रेफाइट की एकल परत कहते हैं, और ग्रेफीन की इन पतली परतों को रोल करके नैनोट्यूब में इस्तेमाल किया जा रहा है। यह संभवतः प्रभावशाली विद्युत चालकता और सामग्री की असाधारण ताकत और कठोरता के कारण है।

आज के कार्बन नैनोट्यूब का निर्माण 132,000,000:1 तक के लंबाई-से-व्यास अनुपात के साथ किया जाता है, जो किसी भी अन्य सामग्री की तुलना में काफी बड़ा है। नैनोटेक्नोलॉजी में उपयोग किए जाने के अलावा, जो अभी भी अर्धचालकों की दुनिया में नया है, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि अधिकांश ग्रेफाइट निर्माता दशकों से अर्धचालक उद्योग के लिए ग्रेफाइट के विशिष्ट ग्रेड बना रहे हैं।

2. इलेक्ट्रिक मोटर, जेनरेटर और अल्टरनेटर

कार्बन ग्रेफाइट सामग्री का उपयोग अक्सर इलेक्ट्रिक मोटर, जनरेटर और अल्टरनेटर में कार्बन ब्रश के रूप में किया जाता है। इस मामले में एक "ब्रश" एक उपकरण है जो स्थिर तारों और चलती भागों के संयोजन के बीच करंट का संचालन करता है, और इसे आमतौर पर एक घूमने वाले शाफ्ट में रखा जाता है।

3. आयन प्रत्यारोपण

इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में अब ग्रैफ़ाइट का इस्तेमाल तेज़ी से होने लगा है। इसका इस्तेमाल आयन इम्प्लांटेशन, थर्मोकपल, इलेक्ट्रिकल स्विच, कैपेसिटर, ट्रांजिस्टर और बैटरी में भी किया जा रहा है।

आयन प्रत्यारोपण एक इंजीनियरिंग प्रक्रिया है जिसमें किसी विशेष सामग्री के आयनों को विद्युत क्षेत्र में त्वरित किया जाता है और एक अन्य सामग्री में संसेचन के रूप में प्रभावित किया जाता है। यह हमारे आधुनिक कंप्यूटरों के लिए माइक्रोचिप्स के उत्पादन में उपयोग की जाने वाली मूलभूत प्रक्रियाओं में से एक है, और ग्रेफाइट परमाणु आमतौर पर उन परमाणुओं में से एक हैं जिन्हें इन सिलिकॉन आधारित माइक्रोचिप्स में डाला जाता है।

माइक्रोचिप्स के उत्पादन में ग्रेफाइट की अनूठी भूमिका के अलावा, पारंपरिक कैपेसिटर और ट्रांजिस्टर को बदलने के लिए अब ग्रेफाइट आधारित नवाचारों का भी उपयोग किया जा रहा है। कुछ शोधकर्ताओं के अनुसार, ग्रेफीन सिलिकॉन का एक संभावित विकल्प हो सकता है। यह सबसे छोटे सिलिकॉन ट्रांजिस्टर से 100 गुना पतला है, बिजली का अधिक कुशलता से संचालन करता है, और इसमें ऐसे अनोखे गुण हैं जो क्वांटम कंप्यूटिंग में बहुत उपयोगी हो सकते हैं। आधुनिक कैपेसिटर में भी ग्रेफीन का उपयोग किया गया है। वास्तव में, ग्रेफीन सुपरकैपेसिटर पारंपरिक कैपेसिटर (20 W/cm3 जारी करने) की तुलना में 20 गुना अधिक शक्तिशाली माना जाता है, और वे आज की उच्च शक्ति वाली, लिथियम-आयन बैटरी की तुलना में 3 गुना अधिक मजबूत हो सकते हैं।

4. बैटरी

जब बैटरी (ड्राई सेल और लिथियम-आयन) की बात आती है, तो कार्बन और ग्रेफाइट सामग्री यहाँ भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। पारंपरिक ड्राई-सेल (बैटरी जो हम अक्सर अपने रेडियो, फ्लैशलाइट, रिमोट और घड़ियों में इस्तेमाल करते हैं) के मामले में, एक धातु इलेक्ट्रोड या ग्रेफाइट रॉड (कैथोड) एक नम इलेक्ट्रोलाइट पेस्ट से घिरा होता है, और दोनों एक धातु सिलेंडर के भीतर समाहित होते हैं।

आज की आधुनिक लिथियम-आयन बैटरियाँ भी एनोड के रूप में ग्रेफाइट का उपयोग कर रही हैं। पुरानी लिथियम-आयन बैटरियों में पारंपरिक ग्रेफाइट सामग्री का उपयोग किया जाता था, हालाँकि अब जब ग्रेफीन अधिक आसानी से उपलब्ध हो रहा है, तो अब इसके बजाय ग्रेफीन एनोड का उपयोग किया जा रहा है - मुख्यतः दो कारणों से; 1. ग्रेफीन एनोड ऊर्जा को बेहतर तरीके से बनाए रखते हैं और 2. यह पारंपरिक लिथियम-आयन बैटरी की तुलना में 10 गुना तेज़ चार्ज समय का वादा करता है।

रिचार्जेबल लिथियम-आयन बैटरी इन दिनों बहुत ज़्यादा लोकप्रिय हो रही हैं। अब इनका इस्तेमाल अक्सर हमारे घरेलू उपकरणों, पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स, लैपटॉप, स्मार्ट फोन, हाइब्रिड इलेक्ट्रिक कारों, सैन्य वाहनों और एयरोस्पेस अनुप्रयोगों में भी किया जाता है।