A capacidade única do grafite de conduzir eletricidade enquanto dissipa ou transfere calor de componentes críticos o torna um ótimo material para aplicações eletrônicas, incluindo semicondutores, motores elétricos e até mesmo a produção de baterias modernas.
Grafeno é o que cientistas e engenheiros chamam de uma única camada de grafite em nível atômico, e essas finas camadas de grafeno estão sendo enroladas e usadas em nanotubos. Isso provavelmente se deve à impressionante condutividade elétrica e à excepcional resistência e rigidez do material.
Os nanotubos de carbono atuais são construídos com uma relação comprimento-diâmetro de até 132.000.000:1, significativamente maior do que qualquer outro material. Além de serem usados em nanotecnologia, que ainda é bastante nova no mundo dos semicondutores, vale ressaltar que a maioria dos fabricantes de grafite produz tipos específicos de grafite para a indústria de semicondutores há décadas.
2. Motores elétricos, geradores e alternadores
O material de grafite de carbono também é frequentemente usado em motores elétricos, geradores e alternadores na forma de escovas de carvão. Nesse caso, uma "escova" é um dispositivo que conduz corrente entre fios fixos e uma combinação de peças móveis, geralmente alojada em um eixo rotativo.
3. Implantação iônica
O grafite vem sendo usado com mais frequência na indústria eletrônica, incluindo implantação iônica, termopares, interruptores elétricos, capacitores, transistores e baterias.
A implantação iônica é um processo de engenharia em que íons de um determinado material são acelerados em um campo elétrico e impactados em outro material, como uma forma de impregnação. É um dos processos fundamentais usados na produção de microchips para nossos computadores modernos, e átomos de grafite são tipicamente um dos tipos de átomos infundidos nesses microchips à base de silício.
Além do papel único do grafite na produção de microchips, inovações baseadas em grafite estão sendo usadas para substituir capacitores e transistores tradicionais. Segundo alguns pesquisadores, o grafeno pode ser uma alternativa ao silício. Ele é 100 vezes mais fino que o menor transistor de silício, conduz eletricidade com muito mais eficiência e possui propriedades exóticas que podem ser muito úteis na computação quântica. O grafeno também tem sido usado em capacitores modernos. De fato, os supercapacitores de grafeno são supostamente 20 vezes mais potentes que os capacitores tradicionais (liberando 20 W/cm³) e podem ser 3 vezes mais potentes que as baterias de íons de lítio de alta potência atuais.
4. Baterias
No que diz respeito a baterias (células secas e íons de lítio), os materiais de carbono e grafite também têm sido fundamentais. No caso de uma pilha seca tradicional (as baterias que frequentemente usamos em nossos rádios, lanternas, controles remotos e relógios), um eletrodo metálico ou uma haste de grafite (o cátodo) é envolto por uma pasta eletrolítica úmida, e ambos são encapsulados dentro de um cilindro metálico.
As baterias de íons de lítio modernas também usam grafite — como ânodo. Baterias de íons de lítio mais antigas usavam materiais tradicionais de grafite; no entanto, agora que o grafeno está se tornando mais disponível, ânodos de grafeno estão sendo usados — principalmente por dois motivos: 1. os ânodos de grafeno retêm melhor a energia e 2. prometem um tempo de carga 10 vezes mais rápido do que uma bateria de íons de lítio tradicional.
Baterias recarregáveis de íons de lítio estão se tornando cada vez mais populares atualmente. Elas são frequentemente usadas em eletrodomésticos, eletrônicos portáteis, laptops, smartphones, carros elétricos híbridos, veículos militares e também em aplicações aeroespaciais.
Data de publicação: 15 de março de 2021