La capacidad única del grafito para conducir la electricidad a la vez que disipa o transfiere el calor lejos de los componentes críticos lo convierte en un material excelente para aplicaciones electrónicas, incluidos semiconductores, motores eléctricos e incluso la producción de baterías modernas.
El grafeno es lo que los científicos e ingenieros denominan una sola capa de grafito a nivel atómico, y estas finas capas de grafeno se están enrollando y utilizando en nanotubos. Esto se debe probablemente a su impresionante conductividad eléctrica y a la excepcional resistencia y rigidez del material.
Los nanotubos de carbono actuales tienen una relación longitud-diámetro de hasta 132.000.000:1, significativamente mayor que la de cualquier otro material. Además de su uso en nanotecnología, todavía relativamente nueva en el mundo de los semiconductores, cabe destacar que la mayoría de los fabricantes de grafito llevan décadas produciendo grados específicos de grafito para la industria de los semiconductores.
2. Motores eléctricos, generadores y alternadores
El grafito de carbono también se utiliza con frecuencia en motores eléctricos, generadores y alternadores en forma de escobillas de carbón. En este caso, una "escobilla" es un dispositivo que conduce corriente entre cables fijos y un conjunto de piezas móviles, y suele estar alojada en un eje giratorio.
3. Implantación iónica
El grafito se utiliza cada vez con mayor frecuencia en la industria electrónica. Se emplea en la implantación iónica, termopares, interruptores eléctricos, condensadores, transistores y baterías.
La implantación iónica es un proceso de ingeniería en el que iones de un material específico se aceleran en un campo eléctrico y se introducen en otro material, a modo de impregnación. Es uno de los procesos fundamentales utilizados en la producción de microchips para nuestros ordenadores modernos, y los átomos de grafito son, por lo general, uno de los tipos de átomos que se incorporan a estos microchips basados en silicio.
Además del papel único del grafito en la producción de microchips, las innovaciones basadas en grafito se están utilizando ahora para reemplazar también los condensadores y transistores tradicionales. Según algunos investigadores, el grafeno podría ser una alternativa al silicio por completo. Es 100 veces más delgado que el transistor de silicio más pequeño, conduce la electricidad de forma mucho más eficiente y posee propiedades extraordinarias que pueden ser muy útiles en la computación cuántica. El grafeno también se ha utilizado en condensadores modernos. De hecho, se supone que los supercondensadores de grafeno son 20 veces más potentes que los condensadores tradicionales (liberan 20 W/cm³) y podrían ser 3 veces más resistentes que las baterías de iones de litio de alta potencia actuales.
4. Baterías
En lo que respecta a las baterías (de pilas secas y de iones de litio), los materiales de carbono y grafito también han sido fundamentales. En el caso de una pila seca tradicional (las baterías que solemos usar en nuestras radios, linternas, mandos a distancia y relojes), un electrodo metálico o una varilla de grafito (el cátodo) está rodeado por una pasta electrolítica húmeda, y ambos están encapsulados dentro de un cilindro metálico.
Las modernas baterías de iones de litio actuales también utilizan grafito como ánodo. Las baterías de iones de litio más antiguas utilizaban materiales de grafito tradicionales; sin embargo, ahora que el grafeno es más accesible, se están utilizando ánodos de grafeno, principalmente por dos razones: 1. los ánodos de grafeno retienen mejor la energía y 2. prometen un tiempo de carga 10 veces más rápido que el de una batería de iones de litio tradicional.
Las baterías recargables de iones de litio son cada vez más populares. Actualmente se utilizan con frecuencia en electrodomésticos, dispositivos electrónicos portátiles, ordenadores portátiles, teléfonos inteligentes, coches eléctricos híbridos, vehículos militares e incluso en aplicaciones aeroespaciales.
Fecha de publicación: 15 de marzo de 2021