Ứng dụng than chì trong các lĩnh vực điện tử

Graphene là tên gọi mà các nhà khoa học và kỹ sư dùng để chỉ một lớp than chì duy nhất ở cấp độ nguyên tử, và những lớp graphene mỏng này đang được cuộn lại và sử dụng trong các ống nano. Điều này có lẽ là do tính dẫn điện ấn tượng cũng như độ bền và độ cứng vượt trội của vật liệu này.

Các ống nano carbon ngày nay được chế tạo với tỷ lệ chiều dài trên đường kính lên tới 132.000.000:1, lớn hơn đáng kể so với bất kỳ vật liệu nào khác. Bên cạnh việc được sử dụng trong công nghệ nano, một lĩnh vực vẫn còn khá mới mẻ trong thế giới bán dẫn, cần lưu ý rằng hầu hết các nhà sản xuất than chì đã sản xuất các loại than chì chuyên dụng cho ngành công nghiệp bán dẫn trong nhiều thập kỷ.

2. Động cơ điện, máy phát điện và máy phát điện xoay chiều

Vật liệu than chì cũng thường được sử dụng trong động cơ điện, máy phát điện và máy phát xoay chiều dưới dạng chổi than. Trong trường hợp này, "chổi than" là một thiết bị dẫn điện giữa các dây dẫn cố định và một tổ hợp các bộ phận chuyển động, và nó thường được đặt trong một trục quay.

3. Cấy ghép ion

Than chì hiện đang được sử dụng ngày càng phổ biến trong ngành công nghiệp điện tử. Nó được sử dụng trong cấy ion, cặp nhiệt điện, công tắc điện, tụ điện, bóng bán dẫn và cả pin.

Cấy ion là một quy trình kỹ thuật trong đó các ion của một vật liệu cụ thể được gia tốc trong điện trường và được đưa vào một vật liệu khác, dưới dạng tẩm. Đây là một trong những quy trình cơ bản được sử dụng trong sản xuất vi mạch cho máy tính hiện đại của chúng ta, và các nguyên tử than chì thường là một trong những loại nguyên tử được đưa vào các vi mạch dựa trên silicon này.

Bên cạnh vai trò độc đáo của than chì trong sản xuất vi mạch, các cải tiến dựa trên than chì hiện đang được sử dụng để thay thế các tụ điện và bóng bán dẫn truyền thống. Theo một số nhà nghiên cứu, graphene có thể là một lựa chọn thay thế hoàn toàn cho silicon. Nó mỏng hơn 100 lần so với bóng bán dẫn silicon nhỏ nhất, dẫn điện hiệu quả hơn nhiều và có các đặc tính độc đáo có thể rất hữu ích trong điện toán lượng tử. Graphene cũng đã được sử dụng trong các tụ điện hiện đại. Trên thực tế, siêu tụ điện graphene được cho là mạnh hơn gấp 20 lần so với tụ điện truyền thống (giải phóng 20 W/cm3), và chúng có thể mạnh hơn gấp 3 lần so với pin lithium-ion công suất cao hiện nay.

4. Pin

Đối với pin (pin khô và pin lithium-ion), vật liệu carbon và than chì cũng đóng vai trò rất quan trọng. Trong trường hợp pin khô truyền thống (loại pin chúng ta thường dùng trong radio, đèn pin, điều khiển từ xa và đồng hồ), một điện cực kim loại hoặc thanh than chì (cực âm) được bao quanh bởi một lớp điện phân dạng sệt, và cả hai được bọc trong một ống kim loại.

Pin lithium-ion hiện đại ngày nay cũng sử dụng than chì làm cực dương. Các loại pin lithium-ion cũ hơn sử dụng vật liệu than chì truyền thống, tuy nhiên hiện nay graphene đang trở nên dễ kiếm hơn, nên cực dương graphene đang được sử dụng thay thế - chủ yếu vì hai lý do; 1. cực dương graphene giữ năng lượng tốt hơn và 2. nó hứa hẹn thời gian sạc nhanh hơn gấp 10 lần so với pin lithium-ion truyền thống.

Pin lithium-ion sạc lại đang ngày càng trở nên phổ biến. Chúng hiện được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị gia dụng, thiết bị điện tử cầm tay, máy tính xách tay, điện thoại thông minh, ô tô điện lai, xe quân sự và cả trong các ứng dụng hàng không vũ trụ.