ইলেকট্রনিক্স অ্যাপ্লিকেশনে গ্রাফাইটের ব্যবহার

পারমাণবিক স্তরে গ্রাফাইটের একটি একক স্তরকেই বিজ্ঞানী ও প্রকৌশলীরা গ্রাফিন বলে থাকেন এবং গ্রাফিনের এই পাতলা স্তরগুলোকে পেঁচিয়ে ন্যানোটিউব তৈরিতে ব্যবহার করা হচ্ছে। এর সম্ভাব্য কারণ হলো এর চিত্তাকর্ষক বিদ্যুৎ পরিবাহিতা এবং উপাদানটির অসাধারণ শক্তি ও দৃঢ়তা।

আজকের কার্বন ন্যানোটিউবগুলো ১৩২,০০০,০০০:১ পর্যন্ত দৈর্ঘ্য-ব্যাস অনুপাতে তৈরি করা হয়, যা অন্য যেকোনো উপাদানের চেয়ে উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি। ন্যানোপ্রযুক্তিতে ব্যবহারের পাশাপাশি, যা সেমিকন্ডাক্টরের জগতে এখনও বেশ নতুন, এটিও উল্লেখ্য যে বেশিরভাগ গ্রাফাইট প্রস্তুতকারক কয়েক দশক ধরে সেমিকন্ডাক্টর শিল্পের জন্য নির্দিষ্ট গ্রেডের গ্রাফাইট তৈরি করে আসছে।

২. বৈদ্যুতিক মোটর, জেনারেটর এবং অল্টারনেটর

কার্বন গ্রাফাইট উপাদান প্রায়শই বৈদ্যুতিক মোটর, জেনারেটর এবং অল্টারনেটরে কার্বন ব্রাশ আকারে ব্যবহৃত হয়। এক্ষেত্রে “ব্রাশ” হলো এমন একটি যন্ত্র যা স্থির তার এবং একাধিক চলমান অংশের মধ্যে বিদ্যুৎ পরিবহন করে এবং এটি সাধারণত একটি ঘূর্ণায়মান শ্যাফটের মধ্যে স্থাপন করা থাকে।

৩. আয়ন ইমপ্লান্টেশন

ইলেকট্রনিক্স শিল্পে বর্তমানে গ্রাফাইটের ব্যবহার ক্রমশ বাড়ছে। এটি আয়ন ইমপ্লান্টেশন, থার্মোকাপল, বৈদ্যুতিক সুইচ, ক্যাপাসিটর, ট্রানজিস্টর এবং ব্যাটারিতেও ব্যবহৃত হচ্ছে।

আয়ন ইমপ্লান্টেশন হলো একটি প্রকৌশল প্রক্রিয়া যেখানে একটি নির্দিষ্ট পদার্থের আয়নসমূহকে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রে ত্বরান্বিত করে অন্য একটি পদার্থের মধ্যে প্রবেশ করানো হয়, যা এক প্রকার প্রলেপন। এটি আমাদের আধুনিক কম্পিউটারের জন্য মাইক্রোচিপ উৎপাদনে ব্যবহৃত অন্যতম মৌলিক প্রক্রিয়া, এবং গ্রাফাইট পরমাণু সাধারণত সেইসব পরমাণুর মধ্যে একটি যা এই সিলিকন-ভিত্তিক মাইক্রোচিপগুলিতে প্রবেশ করানো হয়।

মাইক্রোচিপ উৎপাদনে গ্রাফাইটের অনন্য ভূমিকার পাশাপাশি, প্রচলিত ক্যাপাসিটর এবং ট্রানজিস্টর প্রতিস্থাপনের জন্যও এখন গ্রাফাইট-ভিত্তিক উদ্ভাবন ব্যবহৃত হচ্ছে। কিছু গবেষকের মতে, গ্রাফিন সিলিকনের একটি সম্ভাব্য বিকল্প হতে পারে। এটি ক্ষুদ্রতম সিলিকন ট্রানজিস্টরের চেয়ে ১০০ গুণ পাতলা, অনেক বেশি দক্ষতার সাথে বিদ্যুৎ পরিবহন করে এবং এর এমন কিছু অসাধারণ বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা কোয়ান্টাম কম্পিউটিং-এ খুব কার্যকর হতে পারে। আধুনিক ক্যাপাসিটরেও গ্রাফিন ব্যবহৃত হয়েছে। প্রকৃতপক্ষে, গ্রাফিন সুপারক্যাপাসিটরগুলো প্রচলিত ক্যাপাসিটরের চেয়ে ২০ গুণ বেশি শক্তিশালী (২০ ওয়াট/ঘন সেন্টিমিটার শক্তি নির্গমন করে) এবং এগুলো আজকের উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির চেয়ে ৩ গুণ বেশি শক্তিশালী হতে পারে।

৪. ব্যাটারি

ব্যাটারির (ড্রাই সেল এবং লিথিয়াম-আয়ন) ক্ষেত্রেও কার্বন এবং গ্রাফাইট উপাদান গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেছে। একটি প্রচলিত ড্রাই-সেলের ক্ষেত্রে (যে ব্যাটারিগুলো আমরা প্রায়শই আমাদের রেডিও, ফ্ল্যাশলাইট, রিমোট এবং ঘড়িতে ব্যবহার করি), একটি ধাতব ইলেকট্রোড বা গ্রাফাইট দণ্ড (ক্যাথোড) একটি আর্দ্র ইলেকট্রোলাইট পেস্ট দ্বারা পরিবেষ্টিত থাকে এবং উভয়ই একটি ধাতব সিলিন্ডারের মধ্যে আবদ্ধ থাকে।

আজকের আধুনিক লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিগুলোতেও অ্যানোড হিসেবে গ্রাফাইট ব্যবহার করা হচ্ছে। পুরোনো লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিগুলোতে প্রচলিত গ্রাফাইট উপাদান ব্যবহৃত হতো, তবে এখন গ্রাফিন আরও সহজলভ্য হওয়ায় এর পরিবর্তে গ্রাফিন অ্যানোড ব্যবহার করা হচ্ছে—এর প্রধান কারণ দুটি; ১. গ্রাফিন অ্যানোড শক্তি ভালোভাবে ধরে রাখে এবং ২. এটি একটি প্রচলিত লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির চেয়ে ১০ গুণ দ্রুত চার্জ হওয়ার প্রতিশ্রুতি দেয়।

আজকাল রিচার্জেবল লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির জনপ্রিয়তা দিন দিন বাড়ছে। এখন এগুলো প্রায়শই আমাদের গৃহস্থালীর সরঞ্জাম, বহনযোগ্য ইলেকট্রনিক্স, ল্যাপটপ, স্মার্টফোন, হাইব্রিড ইলেকট্রিক গাড়ি, সামরিক যান এবং মহাকাশ গবেষণাতেও ব্যবহৃত হয়।