La capacité unique du graphite à conduire l'électricité tout en dissipant ou en transférant la chaleur des composants critiques en fait un excellent matériau pour les applications électroniques, notamment les semi-conducteurs, les moteurs électriques et même la production de batteries modernes.
Le graphène est ce que les scientifiques et les ingénieurs appellent une seule couche de graphite au niveau atomique, et ces fines couches de graphène sont enroulées et utilisées dans des nanotubes. Cela est probablement dû à l'impressionnante conductivité électrique ainsi qu'à la résistance et à la rigidité exceptionnelles du matériau.
Les nanotubes de carbone d'aujourd'hui sont construits avec un rapport longueur/diamètre allant jusqu'à 132 000 000:1, ce qui est nettement plus grand que tout autre matériau. En plus d'être utilisé dans les nanotechnologies, qui sont encore assez nouvelles dans le monde des semi-conducteurs, il convient de noter que la plupart des fabricants de graphite fabriquent depuis des décennies des qualités spécifiques de graphite pour l'industrie des semi-conducteurs.
2. Moteurs électriques, générateurs et alternateurs
Le graphite de carbone est également fréquemment utilisé dans les moteurs électriques, les générateurs et les alternateurs sous forme de balais de charbon. Dans ce cas, une « brosse » est un dispositif qui conduit le courant entre des fils fixes et une combinaison de pièces mobiles, et elle est généralement logée dans un arbre rotatif.
3. Implantation ionique
Le graphite est désormais utilisé de plus en plus fréquemment dans l’industrie électronique. Il est également utilisé dans l'implantation ionique, les thermocouples, les interrupteurs électriques, les condensateurs, les transistors et les batteries.
L'implantation ionique est un processus d'ingénierie dans lequel les ions d'un matériau particulier sont accélérés dans un champ électrique et sont impactés dans un autre matériau, sous forme d'imprégnation. Il s’agit de l’un des processus fondamentaux utilisés dans la production de micropuces pour nos ordinateurs modernes, et les atomes de graphite sont généralement l’un des types d’atomes infusés dans ces micropuces à base de silicium.
Outre le rôle unique du graphite dans la production de micropuces, les innovations basées sur le graphite sont désormais également utilisées pour remplacer les condensateurs et les transistors traditionnels. Selon certains chercheurs, le graphène pourrait être une alternative possible au silicium. Il est 100 fois plus fin que le plus petit transistor en silicium, conduit l'électricité beaucoup plus efficacement et possède des propriétés exotiques qui peuvent être très utiles en informatique quantique. Le graphène a également été utilisé dans les condensateurs modernes. En fait, les supercondensateurs en graphène sont censés être 20 fois plus puissants que les condensateurs traditionnels (libérant 20 W/cm3), et ils pourraient être 3 fois plus puissants que les batteries lithium-ion haute puissance actuelles.
4. Piles
En ce qui concerne les batteries (pile sèche et lithium-ion), les matériaux en carbone et en graphite ont également joué un rôle déterminant. Dans le cas d'une pile sèche traditionnelle (les piles que nous utilisons souvent dans nos radios, lampes de poche, télécommandes et montres), une électrode métallique ou une tige de graphite (la cathode) est entourée d'une pâte électrolytique humide, et les deux sont encapsulées à l'intérieur. un cylindre métallique.
Les batteries lithium-ion modernes d’aujourd’hui utilisent également du graphite comme anode. Les anciennes batteries lithium-ion utilisaient des matériaux en graphite traditionnels, mais maintenant que le graphène est de plus en plus disponible, des anodes en graphène sont désormais utilisées à la place – principalement pour deux raisons : 1. les anodes en graphène retiennent mieux l'énergie et 2. elles promettent un temps de charge 10 fois plus rapide qu'une batterie lithium-ion traditionnelle.
Les batteries lithium-ion rechargeables sont de plus en plus populaires de nos jours. Ils sont désormais souvent utilisés dans nos appareils électroménagers, nos appareils électroniques portables, nos ordinateurs portables, nos téléphones intelligents, nos voitures électriques hybrides, nos véhicules militaires et également dans les applications aérospatiales.
Heure de publication : 15 mars 2021