علوم پایه مواد

نسل بعدی کربن

نسل بعدی کربن
نوشته شده توسط shiva salimian

در سال 2004 دو دانشمند دانشگاه منچستر (پروفسور آندره جیم و پروفسور کنستانتین نووسلو) با حذف پوسته هایی از لامپ گرافیتی با یک نوع برچسب و ادامه این فرایند تا یک اتم بر روی سطح لامپ موفق به ساخت گرافن دو بعدی (2D) شدند.

اشتراک گذاری

کربن

در سال 2004 دو دانشمند دانشگاه منچستر (پروفسور آندره جیم و پروفسور کنستانتین نووسلو) با حذف پوسته هایی از لامپ گرافیتی با یک نوع برچسب و ادامه این فرایند تا یک اتم بر روی سطح لامپ موفق به ساخت گرافن دو بعدی (2D) شدند.

ساختار فیزیکی گرافن یک شبکه شش ضلعی اتم های کربن است که تقریباً 200 برابر فولاد سخت تر از فولاد و مجموعاً از فولاد محکم تر است. وزن هر متر مربع گرافن 0.77 گرم است و استحکام کششی بالایی دارد به گونه ای که تا 20 درصد از اندازه اصلی اش را می توان بدون اینکه بشکند کش داد.

گرافن از سیلیکون و مس رسانایی بیشتری در عبور جریان الکتریسیته دارد و این به دلیل ذات کربنی آن است و همچنین دارای پتانسیل حرارت پذیری بسیار بالایی همچون کربن و الماس است.

برای اولین بار در دانشگاه منچستر سنسور های سنجش حرارتی را با گرافن درست کرد که می توانست حرارت را با ارتباطات رادیویی (RFID) و بلوتوث به یک گیرنده ارسال نماید.

گرافن در ابتدا برای ساخت ترانزیستور ها بکار گرفته شد تا انجام محاسبات را راحت تر کنند، اما در فهرست بندی جدید ویژگی های آن محققان متوجه کاربری های فراوان آن در دیگر موارد شده اند.

گرافن سخت، روشن، نازک و منعطف است. این ماده نازکترین هادی جریان الکتریسیته و از نظر نوری شفاف می باشد.

از این ماده در تولید بسیاری از وسایل امروزی در قالب فیبر کربن و کامپوزیت به دلیل مقاومت بالا و وزن کم استفاده فراوان می شود.

شرکت ورسارین (Versarien) برای اولین بار گرافن را بصورت حرفه ای در ساخت ابزارهای ورزشی بکار برد و در المپیک زمستانی 2018 در پیونگ چانگ کره جنوبی، برنده بریتانیایی مدال برنز مسابقات سورتمه روی یخ سورتمه ای را سوار بود که از گرافن و پودر نانو پلاکت لایه ای ساخته شده بود.

تا قبل از گرافن معمولاً نانن را در رزین های پلیمری و فیبر کربن به کار می گرفتند که نسبت به گرافن از ساختار با ثبات کمتری برخوردار بود.

اضافه کردن گرافن به کامپوزیت های پلاستیکی می تواند استحکام کششی و سفتی بسته بندی را بهبود بخشد. استفان هاج مدیر بخش تحقیقات این شرکت می گوید: “گرافن مواد را غیر قابل تخریب نخواهد کرد، اما ممکن است با حفظ همان خصوصیات، اندازه بسته بندی را کاهش دهد.” از این رو مزایای بارزی برای حمل کالاهای شکننده خواهد داشت و همچنین بر خلاف فیبر کربن های پیش از گرافن که با مشکل تخریب محیط زیست روبرو بودند، این متریال در محیط زیست تخریب پذیر تر باشد.

یکی دیگر از تحقیقات شرکت ورسارین ثابت کرده است با اضافه نمودن گرافن به پلاستیک های بازیافتی می توان محصولاتی با کیفیت مواد دست اول پلاستیک تولید کرد و چرخه بازیافت پلاستیک ها را که قبل از این تا 3 بار ممکن بود صدها بار بازیافت افزایش دهد.

البته گفتنی است که موسسه تکنولوژی ایتالیا نیز که از شرکای شرکت ورسارین است با گرافن به تولید ارزان و سبکتر صفحات تولید برق خورشیدی پرداخته است، که نشکن هستند و توان بسیار بالاتری در تولید برق خورشیدی در مقابل نسل قبلی سولار سل ها می باشد.

منبع: مجله ای اند تی

https://eandt.theiet.org/content/articles/2019/06/graphene-what-is-it-good-for

مترجم: بهاره محجوب 

اشتراک گذاری

درباره نویسنده

shiva salimian