Utilizzo della grafite nelle applicazioni elettroniche

Il grafene è ciò che scienziati e ingegneri chiamano un singolo strato di grafite a livello atomico, e questi sottili strati di grafene vengono arrotolati e utilizzati nei nanotubi. Ciò è probabilmente dovuto all'impressionante conduttività elettrica e all'eccezionale resistenza e rigidità del materiale.

Gli odierni nanotubi di carbonio sono costruiti con un rapporto lunghezza/diametro fino a 132.000.000:1, che è significativamente più grande di qualsiasi altro materiale. Oltre all'utilizzo nella nanotecnologia, che è ancora piuttosto nuova nel mondo dei semiconduttori, va notato che la maggior parte dei produttori di grafite produce da decenni tipi specifici di grafite per l'industria dei semiconduttori.

2. Motori elettrici, generatori e alternatori

Il materiale in grafite di carbonio viene spesso utilizzato anche nei motori elettrici, generatori e alternatori sotto forma di spazzole di carbone. In questo caso una “spazzola” è un dispositivo che conduce corrente tra fili fissi e una combinazione di parti mobili, ed è solitamente alloggiato in un albero rotante.

3. Impianto di ioni

La grafite viene ora utilizzata con maggiore frequenza nell'industria elettronica. Viene utilizzato nell'impianto ionico, nelle termocoppie, negli interruttori elettrici, nei condensatori, nei transistor e anche nelle batterie.

L'impianto ionico è un processo ingegneristico in cui gli ioni di un particolare materiale vengono accelerati in un campo elettrico e vengono impattati in un altro materiale, come una forma di impregnazione. È uno dei processi fondamentali utilizzati nella produzione di microchip per i nostri computer moderni e gli atomi di grafite sono tipicamente uno dei tipi di atomi che vengono infusi in questi microchip a base di silicio.

Oltre al ruolo unico della grafite nella produzione di microchip, le innovazioni basate sulla grafite vengono ora utilizzate anche per sostituire i tradizionali condensatori e transistor. Secondo alcuni ricercatori, il grafene potrebbe essere una possibile alternativa al silicio. È 100 volte più sottile del più piccolo transistor al silicio, conduce l'elettricità in modo molto più efficiente e ha proprietà esotiche che possono essere molto utili nell'informatica quantistica. Il grafene è stato utilizzato anche nei condensatori moderni. In effetti, i supercondensatori al grafene sono presumibilmente 20 volte più potenti dei condensatori tradizionali (rilasciando 20 W/cm3) e potrebbero essere 3 volte più potenti delle attuali batterie agli ioni di litio ad alta potenza.

4. Batterie

Quando si tratta di batterie (a secco e agli ioni di litio), anche qui i materiali in carbonio e grafite sono stati determinanti. Nel caso di una tradizionale cella a secco (le batterie che usiamo spesso nelle nostre radio, torce elettriche, telecomandi e orologi), un elettrodo metallico o un'asta di grafite (il catodo) è circondato da una pasta elettrolitica umida ed entrambi sono incapsulati all'interno un cilindro metallico.

Anche le moderne batterie agli ioni di litio di oggi utilizzano la grafite, come anodo. Le vecchie batterie agli ioni di litio utilizzavano i tradizionali materiali di grafite, tuttavia ora che il grafene sta diventando più facilmente disponibile, vengono ora utilizzati gli anodi di grafene, principalmente per due motivi; 1. gli anodi di grafene trattengono meglio l'energia e 2. promette un tempo di ricarica 10 volte più veloce rispetto a una tradizionale batteria agli ioni di litio.

Oggigiorno le batterie ricaricabili agli ioni di litio stanno diventando sempre più popolari. Ora vengono spesso utilizzati nei nostri elettrodomestici, nei dispositivi elettronici portatili, nei computer portatili, negli smartphone, nelle auto elettriche ibride, nei veicoli militari e anche nelle applicazioni aerospaziali.