इलेक्ट्रोनिक्स अनुप्रयोगहरूमा ग्रेफाइटको प्रयोग

वैज्ञानिकहरू र इन्जिनियरहरूले आणविक स्तरमा ग्राफिनको एकल तह भन्छन्, र ग्राफिनका यी पातलो तहहरू रोल-अप गरिँदैछन् र न्यानोट्यूबहरूमा प्रयोग गरिँदैछन्। यो सम्भवतः प्रभावशाली विद्युतीय चालकता र सामग्रीको असाधारण शक्ति र कठोरताको कारणले हो।

आजका कार्बन नानोट्यूबहरू १३२,०००,०००:१ सम्मको लम्बाइ-देखि-व्यास अनुपातमा निर्माण गरिएका छन्, जुन अन्य कुनै पनि सामग्री भन्दा उल्लेखनीय रूपमा ठूलो छ। अर्धचालकहरूको संसारमा अझै पनि नयाँ रहेको न्यानो प्रविधिमा प्रयोग हुनुको अलावा, यो ध्यान दिनुपर्छ कि धेरैजसो ग्रेफाइट निर्माताहरूले दशकौंदेखि अर्धचालक उद्योगको लागि ग्रेफाइटको विशिष्ट ग्रेडहरू बनाउँदै आएका छन्।

२. विद्युतीय मोटर्स, जेनेरेटर र अल्टरनेटरहरू

कार्बन ग्रेफाइट सामग्री प्रायः विद्युतीय मोटरहरू, जेनेरेटरहरू, र कार्बन ब्रशको रूपमा अल्टरनेटरहरूमा पनि प्रयोग गरिन्छ। यस अवस्थामा "ब्रश" भनेको स्थिर तारहरू र चल्ने भागहरूको संयोजन बीच विद्युत प्रवाह गर्ने उपकरण हो, र यो सामान्यतया घुम्ने शाफ्टमा राखिएको हुन्छ।

३. आयन प्रत्यारोपण

ग्रेफाइट अब इलेक्ट्रोनिक्स उद्योगमा धेरै आवृत्तिका साथ प्रयोग भइरहेको छ। यो आयन इम्प्लान्टेसन, थर्मोकपल, विद्युतीय स्विच, क्यापेसिटर, ट्रान्जिस्टर र ब्याट्रीहरूमा पनि प्रयोग भइरहेको छ।

आयन इम्प्लान्टेसन एक इन्जिनियरिङ प्रक्रिया हो जहाँ कुनै विशेष सामग्रीको आयनहरूलाई विद्युतीय क्षेत्रमा तीव्र पारिन्छ र गर्भाधानको रूपमा अर्को सामग्रीमा प्रभाव पारिन्छ। यो हाम्रो आधुनिक कम्प्युटरहरूको लागि माइक्रोचिपको उत्पादनमा प्रयोग हुने आधारभूत प्रक्रियाहरू मध्ये एक हो, र ग्रेफाइट परमाणुहरू सामान्यतया यी सिलिकन आधारित माइक्रोचिपहरूमा घुसाइएका परमाणुहरूको प्रकारहरू मध्ये एक हुन्।

माइक्रोचिपको उत्पादनमा ग्रेफाइटको अद्वितीय भूमिकाको अलावा, ग्रेफाइटमा आधारित आविष्कारहरू अब परम्परागत क्यापेसिटर र ट्रान्जिस्टरहरूलाई प्रतिस्थापन गर्न पनि प्रयोग गरिँदैछ। केही अनुसन्धानकर्ताहरूका अनुसार, ग्राफिन सिलिकनको सम्भावित विकल्प हुन सक्छ। यो सबैभन्दा सानो सिलिकन ट्रान्जिस्टर भन्दा १०० गुणा पातलो छ, धेरै कुशलतापूर्वक बिजुली सञ्चालन गर्दछ, र यसमा विदेशी गुणहरू छन् जुन क्वान्टम कम्प्युटिङमा धेरै उपयोगी हुन सक्छन्। ग्राफिन आधुनिक क्यापेसिटरहरूमा पनि प्रयोग गरिएको छ। वास्तवमा, ग्राफिन सुपरक्यापेसिटरहरू परम्परागत क्यापेसिटरहरू भन्दा २० गुणा बढी शक्तिशाली हुन्छन् (२० W/cm3 रिलीज गर्ने), र तिनीहरू आजको उच्च-शक्ति भएको, लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू भन्दा ३ गुणा बढी बलियो हुन सक्छन्।

४. ब्याट्रीहरू

ब्याट्रीहरू (ड्राइ सेल र लिथियम-आयन) को कुरा गर्दा, कार्बन र ग्रेफाइट सामग्रीहरू पनि यहाँ महत्वपूर्ण भूमिका खेलेका छन्। परम्परागत ड्राइ-सेल (हामीले प्रायः हाम्रा रेडियो, फ्ल्यासलाइट, रिमोट र घडीहरूमा प्रयोग गर्ने ब्याट्रीहरू) को मामलामा, धातुको इलेक्ट्रोड वा ग्रेफाइट रड (क्याथोड) ओसिलो इलेक्ट्रोलाइट पेस्टले घेरिएको हुन्छ, र दुवै धातुको सिलिन्डर भित्र समेटिएका हुन्छन्।

आजका आधुनिक लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूले ग्रेफाइट पनि प्रयोग गरिरहेका छन् — एनोडको रूपमा। पुराना लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूले परम्परागत ग्रेफाइट सामग्रीहरू प्रयोग गर्थे, तर अब ग्राफिन सजिलै उपलब्ध हुँदै गएकोले, ग्राफिन एनोडहरू अब प्रयोग गरिँदैछन् — प्रायः दुई कारणले गर्दा; १. ग्राफिन एनोडहरूले ऊर्जा राम्रोसँग समात्छन् र २. यसले परम्परागत लिथियम-आयन ब्याट्री भन्दा १० गुणा छिटो चार्ज समयको प्रतिज्ञा गर्दछ।

रिचार्जेबल लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू आजकल धेरै लोकप्रिय हुँदै गइरहेका छन्। तिनीहरू अब प्रायः हाम्रा घरेलु उपकरणहरू, पोर्टेबल इलेक्ट्रोनिक्स, ल्यापटप, स्मार्ट फोन, हाइब्रिड इलेक्ट्रिक कार, सैन्य सवारी साधनहरू, र एयरोस्पेस अनुप्रयोगहरूमा पनि प्रयोग गरिन्छ।