इलेक्ट्रॉनिक्स अनुप्रयोगों में ग्रेफाइट का उपयोग

ग्राफीन वह है जिसे वैज्ञानिक और इंजीनियर परमाणु स्तर पर ग्रेफाइट की एक परत कहते हैं, और ग्राफीन की इन पतली परतों को रोल-अप किया जा रहा है और नैनोट्यूब में उपयोग 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 की 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 अर्धचालक की दुनिया में अभी भी 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 मोटर्स, जेनरेटर और अल्टरनेटर

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

3. आयन प्रत्यारोपण

ग्रेफाइट का उपयोग अब इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में अधिक आवृत्ति के साथ किया जा रहा है। इसका उपयोग आयन इम्प्लांटेशन, थर्मोकपल, इलेक्ट्रिकल स्विच, कैपेसिटर, ट्रांजिस्टर और बैटरी में भी किया जा रहा है।

आयन प्रत्यारोपण एक इंजीनियरिंग प्रक्रिया है जहां एक विशेष सामग्री के आयनों को विद्युत क्षेत्र में त्वरित किया जाता है और संसेचन के रूप में किसी अन्य सामग्री पर प्रभाव डाला 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 के प्रकारों में से एक हैं जो इन सिलिकॉन आधारित माइक्रोचिप्स में डाले जाते हैं।

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

4. बैटरियां

जब बैटरी (शुष्क सेल और लिथियम-आयन) की बात आती है, तो कार्बन और ग्रेफाइट सामग्री यहां भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। पारंपरिक ड्राई-सेल (ऐसी बैटरियां जिनका उपयोग हम अक्सर अपने रेडियो, फ्लैशलाइट, रिमोट और घड़ियों में करते हैं) के मामले में, एक धातु इलेक्ट्रोड या ग्रेफाइट रॉड (कैथोड) एक नम इलेक्ट्रोलाइट पेस्ट से घिरा होता है, और दोनों को अंदर संपुटित किया जाता है। एक धातु सिलेंडर.

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

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