エレクトロニクス用途におけるグラファイトの使用

グラフェンは、科学者や技術者が原子レベルでグラファイトの単層と呼んでいるもので、これらのグラフェンの薄い層は巻き上げられてナノチューブに使用されています。これはおそらく、優れた導電率と、材料の並外れた強度と剛性によるものと考えられます。

今日のカーボン ナノチューブは、長さと直径の比が最大 1 億 3,200 万:1 で構成されており、これは他のどの材料よりも大幅に大きいです。半導体の世界ではまだ比較的新しいナノテクノロジーで使用されていることに加えて、ほとんどのグラファイトメーカーが何十年もの間、半導体産業向けに特定のグレードのグラファイトを製造していることに注意する必要があります。

2. 電気モーター、発電機、オルタネーター

カーボングラファイト材料は、カーボンブラシの形で電気モーター、発電機、オルタネーターにもよく使用されます。この場合の「ブラシ」は、固定ワイヤと可動部品の組み合わせの間に電流を流すデバイスであり、通常は回転シャフト内に収容されています。

3. イオン注入

グラファイトは現在、エレクトロニクス業界でより頻繁に使用されています。イオン注入、熱電対、電気スイッチ、コンデンサ、トランジスタ、電池にも使用されています。

イオン注入は、特定の材料のイオンを電場で加速し、含浸の一種として別の材料に衝突させる工学プロセスです。これは、現代のコンピューター用のマイクロチップの製造に使用される基本的なプロセスの 1 つであり、グラファイト原子は通常、これらのシリコン ベースのマイクロチップに注入される原子の種類の 1 つです。

マイクロチップの製造におけるグラファイトの独特の役割に加えて、グラファイトベースのイノベーションは現在、従来のコンデンサーやトランジスタの置き換えにも使用されています。一部の研究者によると、グラフェンはシリコンの代替品となる可能性があります。これは最小のシリコン トランジスタよりも 100 倍薄く、電気をより効率的に伝導し、量子コンピューティングに非常に役立つ珍しい特性を備えています。グラフェンは最新のコンデンサーにも使用されています。実際、グラフェン スーパーキャパシタは、従来のキャパシタ (20 W/cm3 を放出) よりも 20 倍強力であると考えられており、今日の高出力リチウムイオン電池よりも 3 倍強力である可能性があります。

4. 電池

バッテリー（乾電池とリチウムイオン）に関しては、カーボンとグラファイト素材がここでも役に立ちます。従来の乾電池 (ラジオ、懐中電灯、リモコン、時計でよく使用される電池) の場合、金属電極またはグラファイト棒 (陰極) が湿った電解質ペーストで囲まれ、両方とも内部にカプセル化されています。金属シリンダー。

今日の最新のリチウムイオン電池も、負極としてグラファイトを使用しています。古いリチウムイオン電池では従来のグラファイト材料が使用されていましたが、グラフェンがより容易に入手できるようになった現在では、代わりにグラフェン負極が使用されています。その理由は主に 2 つあります。 1. グラフェン陽極はエネルギーをより良く保持し、2. 従来のリチウムイオン電池よりも 10 倍速い充電時間を約束します。

充電式リチウムイオン電池は最近ますます普及しています。これらは現在、家電製品、ポータブル電子機器、ラップトップ、スマートフォン、ハイブリッド電気自動車、軍用車両、さらには航空宇宙用途でもよく使用されています。