इलेक्ट्रॉनिक्स अनुप्रयोगों में ग्रेफाइट का उपयोग

वैज्ञानिक और इंजीनियर परमाणु स्तर पर ग्रेफाइट की एक परत को ग्राफीन कहते हैं, और ग्राफीन की इन पतली परतों को लपेटकर नैनोट्यूब में इस्तेमाल किया जा रहा है। इसका कारण संभवतः इसकी प्रभावशाली विद्युत चालकता और असाधारण मजबूती और कठोरता है।

आज के कार्बन नैनोट्यूबों का लंबाई-व्यास अनुपात 132,000,000:1 तक होता है, जो किसी भी अन्य पदार्थ की तुलना में काफी अधिक है। नैनो तकनीक में उपयोग होने के अलावा, जो अर्धचालकों की दुनिया में अभी भी अपेक्षाकृत नई है, यह उल्लेखनीय है कि अधिकांश ग्रेफाइट निर्माता दशकों से अर्धचालक उद्योग के लिए ग्रेफाइट की विशिष्ट किस्में बना रहे हैं।

2. इलेक्ट्रिक मोटर, जनरेटर और अल्टरनेटर

कार्बन ग्रेफाइट सामग्री का उपयोग इलेक्ट्रिक मोटरों, जनरेटरों और अल्टरनेटरों में कार्बन ब्रश के रूप में भी अक्सर किया जाता है। इस मामले में, "ब्रश" एक ऐसा उपकरण है जो स्थिर तारों और गतिशील भागों के संयोजन के बीच करंट प्रवाहित करता है, और यह आमतौर पर एक घूर्णनशील शाफ्ट में लगा होता है।

3. आयन प्रत्यारोपण

अब इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में ग्रेफाइट का उपयोग तेजी से बढ़ रहा है। इसका उपयोग आयन इम्प्लांटेशन, थर्मोकपल, इलेक्ट्रिकल स्विच, कैपेसिटर, ट्रांजिस्टर और बैटरी में भी किया जा रहा है।

आयन इम्प्लांटेशन एक इंजीनियरिंग प्रक्रिया है जिसमें किसी विशेष पदार्थ के आयनों को विद्युत क्षेत्र में त्वरित किया जाता है और उन्हें किसी अन्य पदार्थ में समाहित किया जाता है, जो एक प्रकार का संसेचन 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 समाहित किया जाता है।

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

4. बैटरियाँ

बैटरी (ड्राई सेल और लिथियम-आयन) के मामले में भी कार्बन और ग्रेफाइट सामग्री ने महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है। पारंपरिक ड्राई-सेल बैटरी (जिनका उपयोग हम अक्सर रेडियो, टॉर्च, रिमोट और घड़ियों में करते हैं) में, एक धातु का इलेक्ट्रोड या ग्रेफाइट की छड़ (कैथोड) नम इलेक्ट्रोलाइट पेस्ट से घिरी होती है, और दोनों एक धातु के सिलेंडर के अंदर बंद होते हैं।

आज की आधुनिक लिथियम-आयन बैटरियों में भी एनोड के रूप में ग्रेफाइट का उपयोग किया जा रहा है। पुरानी लिथियम-आयन बैटरियों में पारंपरिक ग्रेफाइट सामग्री का उपयोग होता था, लेकिन अब जब ग्राफीन अधिक आसानी से उपलब्ध हो रहा है, तो इसके स्थान पर ग्राफीन एनोड का उपयोग किया जा रहा है - मुख्य रूप से दो कारणों से; 1. ग्राफीन एनोड ऊर्जा को बेहतर ढंग से संग्रहित करते हैं और 2. यह पारंपरिक लिथियम-आयन बैटरी की तुलना में 10 गुना तेजी से चार्ज होने का वादा करता है।

आजकल रिचार्जेबल लिथियम-आयन बैटरियां तेजी से लोकप्रिय हो रही हैं। इनका उपयोग अब हमारे घरेलू उपकरणों, पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, लैपटॉप, स्मार्टफोन, हाइब्रिड इलेक्ट्रिक कारों, सैन्य वाहनों और यहां तक ​​कि अंतरिक्ष अनुप्रयोगों में भी अक्सर किया जाता है।