A capacidade única do grafite de conduzir eletricidade enquanto dissipa ou transfere calor para longe de componentes críticos o torna um ótimo material para aplicações eletrônicas, incluindo semicondutores, motores elétricos e até mesmo a produção de baterias modernas.
O 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 utilizados em nanotecnologia, ainda relativamente 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 um conjunto de partes móveis, e geralmente é alojado em um eixo rotativo.
3. Implantação iônica
O grafite está sendo usado com mais frequência na indústria eletrônica. Ele é empregado em implantação iônica, termopares, interruptores elétricos, capacitores, transistores e também em baterias.
A implantação iônica é um processo de engenharia no qual íons de um determinado material são acelerados por um campo elétrico e impactados em outro material, como uma forma de impregnação. É um dos processos fundamentais utilizados na produção de microchips para nossos computadores modernos, e átomos de grafite são tipicamente um dos tipos de átomos que são infundidos nesses microchips à base de silício.
Além do papel singular do grafite na produção de microchips, inovações baseadas em grafite estão sendo utilizadas para substituir capacitores e transistores tradicionais. Segundo alguns pesquisadores, o grafeno pode ser uma alternativa viável 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 utilizado em capacitores modernos. De fato, supercapacitores de grafeno são supostamente 20 vezes mais potentes que capacitores tradicionais (liberando 20 W/cm³) e podem ser 3 vezes mais potentes que as baterias de íon-lítio de alta potência atuais.
4. Baterias
No que diz respeito às baterias (pilhas secas e íon-lítio), os materiais de carbono e grafite também têm sido fundamentais. No caso de uma pilha seca tradicional (as baterias que usamos frequentemente em nossos rádios, lanternas, controles remotos e relógios), um eletrodo de metal ou haste de grafite (o cátodo) é envolvido por uma pasta eletrolítica úmida, e ambos são encapsulados dentro de um cilindro de metal.
As baterias de íon-lítio modernas também utilizam grafite como ânodo. As baterias de íon-lítio mais antigas usavam materiais de grafite tradicionais, porém, agora que o grafeno está se tornando mais acessível, os ânodos de grafeno estão sendo usados em seu lugar — principalmente por dois motivos: 1. os ânodos de grafeno retêm melhor a energia e 2. prometem um tempo de carregamento 10 vezes mais rápido do que uma bateria de íon-lítio tradicional.
As baterias recarregáveis de íon-lítio estão se tornando cada vez mais populares nos dias de hoje. Elas são frequentemente usadas em eletrodomésticos, eletrônicos portáteis, laptops, smartphones, carros híbridos elétricos, veículos militares e também em aplicações aeroespaciais.
Data da publicação: 15 de março de 2021