با «گرافین» و کاربرد های آن آشنا شوید؛ ماده ای خارق العاده که به زودی دنیا را متحول خواهد کرد

پیام ادیب
یکشنبه, ۰۹ آبان ۱۳۹۵ - ۲۱:۳۰
با «گرافین» و کاربرد های آن آشنا شوید؛ ماده ای خارق العاده که به زودی دنیا را متحول خواهد کرد

اگر تا به حال نام گرافین به گوشتان نخورده است باید گفت گرافین ماده ای فوق مستحکم و فوق سبک است که ظرف سال های اخیر، نوآوری های خارق العاده ی زیادی را در دنیای فناوری امکان پذیر ساخته است. این ماده از شبکه ای متشکل از اتم های کربن ساخته می شود که ضخامت هر لایه ی آن تنها به اندازه ی یک اتم است.

 

مقاومت این ماده نسبت به وزنش، آن را برای کاربرد های مختلف به ماده ای ایده آل تبدیل می کند؛ از فیلتر های آب شیرین کن گرفته تا باتری های شارژ سریع و حتی نسل جدید لامپ های LED. از گرافین حتی برای وادار کردن سلول های خورشیدی به تولید الکتریسیته در حین باران نیز استفاده می شود. همه ی اینها ما را به این فکر می اندازند که با این ماده ی جادویی چه گجت هایی که نمی توان ساخت و چه کار ها که نمی توان کرد. به طور قطع در آینده از این ماده ی فوق العاده بیشتر خواهیم شنید.

 

در ادامه شما را با برخی کاربرد های شگفت انگیز گرافین آشنا می کنیم. با تک شات همراه باشید.

 

 

1- کاهش مصرف انرژی فرایند شیرین کردن آب

 

1

 

در اقصی نقاط جهان نیاز مبرمی به توسعه ی روش هایی کارا تر برای تبدیل آب شور به آب شیرین و قابل شرب وجود دارد. اینجاست که پای فیلتر های گرافینی به میان می آید. شرکت لاکهید مارتین متوجه شده است با استفاده از این فیلتر ها می توان انرژی مورد نیاز برای فرایند شیرین کردن آب را کاهش داد.

 

ماده ای که از آن برای فیلتر کردن آب استفاده می شود پرفورین نام گرفته و اساساً برای پاکسازی آلودگی های نفتی آب در دریا ها و اقیانوس ها توسعه یافته است. با این حال، شرکت لاکهید مارتین خیلی زود متوجه شد از این فیلتر می توان برای مصارف دیگری نیز بهره گرفت.

 

از آنجایی که فیلتر مورد اشاره تنها یک اتم ضخامت دارد، آب شور بدون هیچ فشاری از آن عبور می کند و به دلیل حفره های 100 نانومتری آن، تنها مولکول های آب از آن عبور می کنند و ذرات نمک آب شور قادر به عبور از آن نخواهند بود.

 

همین ویژگی ها به شکل گیری فیلتری می انجامد که می تواند در فرایند شیرین کردن آب شور، مصرف انرژی را تا 20 درصد کاهش دهد، سازگاری این فرایند با محیط زیست را بالا ببرد و آن را برای مناطقی که در آنها برق نیز مثل آب کمیاب است مناسب تر کند.

 

 

2- ساخت باتری هایی با قابلیت شارژ بسیار سریع

 

2

 

باتری را به جرات می توان بزرگ ترین مانع بر سر راه پیشرفت دستگاه های تکنولوژیک امروزی دانست؛ موضوعی که برای بسیاری از غول های صنعت موبایل و گجت های پوشیدنی دردسرساز شده است. دردسر باتری های امروزی به انفجار موبایل محدود نمی شود و حتی دامن ربات های ناسا را هم گرفته است

 

گذشته از امنیت، باتری های قابل شارژ امروزی به مرور زمان توان ذخیره سازی انرژی خود را از دست می دهند. با این حال، محققی به نام هان لین از دانشگاه سوینبرن استرالیا با استفاده از گرافین نوعی ابرخازن ساخته است که می تواند بدون کاهش عملکرد، بار ها و بار ها مورد استفاده قرار بگیرد و تنها ظرف چند ثانیه به طور کامل شارژ شود.


لین برای تولید لایه های گرافینی اختراع خود از پرینتر های سه بعدی استفاده کرده است. گفتنی است فناوری تازه ای که او خلق کرده می تواند روزی جایگزین باتری های لیتیومی اسمارت فون ها، تبلت ها و حتی خودروهای الکتریکی امروزی شود.

 

در کل گرافین به این باتری جدید برتری چشمگیری می بخشد، به گونه ای که از لحاظ مدت زمان شارژ، طول عمر و سازگاری با محیط زیست از باتری های لیتیومی فعلی جلو خواهد افتاد.

 

 

3- تولید انرژی از باران

 

3

 

محققان دانشگاه یونان نورمال و دانشگاه اوشن چین، از گرافین برای تولید پنل های خورشیدی نوآورانه ای استفاده کرده اند که قادر است زیر باران نیز انرژی الکتریسیته تولید کند. وجود یک لایه گرافین روی سلول های خورشیدی، به خاطر واکنشی که با نمک طبیعی موجود در آب باران می دهد می تواند منجر به تولید انرژی شود.

 

نرخ بهره وری سلول های خورشیدی چیزی در حدود 6.5 درصد است که میزان زیادی به حساب نمی آید. اما با بهبود بهره وری این پنل ها، تولید الکتریسیته از باران نیز جامه ی واقعیت به تن خواهد کرد؛ امری که می تواند استفاده از سلول های خورشیدی در مناطقی با آب و هوای متفاوت را نیز میسر کند.

 

(اگر به موضوع انرژی های تجدید پذیر و پنل های خورشیدی علاقه دارید، حتماً نگاهی هم به پنل های خورشیدی نوآورانه ی تسلا بیاندازید که هم از لحاظ ظاهری و هم از لحاظ کیفی با پیشرفت های قابل توجهی همراه شده اند. ایلان ماسک همین چند روز پیش از سقف خورشیدی جدید تسلا رونمایی کرد.) 

 

4- ساخت لامپ های فوق کم مصرف

 

4

 

دانشگاه منچستر خود را «خاستگاه گرافین» می نامد، چرا که صفحات گرافینی برای اولین بار در سال 2004 در این دانشگاه ساخته شدند. اما یک تیم تحقیقاتی دیگر این دانشگاه در سال 2015 موفق به ساخت نوعی لامپ LED با قابلیت تنظیم نور شد که به لطف یک لایه گرافین، نسبت به لامپ های LED موجود  10 درصد انرژی کمتری مصرف می کند. 

 

این LED های جدید، خیلی زود در بریتانیا به مرحله ی فروش رسیدند و با قیمتی کمتر از بسیاری از رقبا عرضه شدند. لامپ های گرافینی یاد شده نام خود را در تاریخ به عنوان اولین محصول تجاری عرضه شده که در آن از گرافین استفاده شده است به ثبت رساندند. 

 

 

5- خلق سبک ترین ماده جهان

 

5

 

دانشمندان مدت هاست به دنبال ساخت ماده ای هستند که از هر چیز دیگر در این دنیا سبک تر باشد. در سال 2013، گروهی از محققان چینی با استفاده از گرافین ماده ای اسفنجی شکل تولید کردند که عنوان «سبک ترین ماده ی جهان» را به خود اختصاص داد. 

 

این تیم دانشگاهی چینی موفق شد از ترکیب کربن فریز شده با اکسید گرافین، ماده ای خلق کند که آن را «هواژل گرافینی» نامیدند؛ یک ماده ی جامد اسفنجی که هر سانتی متر مکعب از آن تنها 0.16 میلی گرم وزن دارد. این اسفنج کربنی به شکل چشمگیری انعطاف پذیر است و استعداد زیادی در جذب روغن دارد. 

 

تیم سازنده ی این ماده می گویند هواژل گرافینی قادر است 900 برابر وزنش را به خود جذب کند؛ این یعنی در آینده می توان از آن برای پاکسازی آلودگی های نفتی استفاده کرد. اما از همه بهتر آن است که به خاطر انعطاف پذیری بالایش، هم می توان خود این هواژل را بازیافت کرد، و هم روغنی که به خود جذب کرده. 

 

 

6- تولید کاغذی 10 برابر مقاوم تر از فولاد

 

5

 

همان گونه که می دانید جنس کاغذ، ظرافت و آسیب پذیری خاص خود را دارد؛ به ویژه در حالت ورقه ای. کاغذ به راحتی پاره می شود و حتی چند قطره آب نیز می تواند آن را از محقق ساختن هدفی که برایش در نظر گرفته شده بازدارد. 

 

پنج سال پیش، گروهی از محققان دانشگاه فناوری سیدنی، کاغذی گرافینی تولید کردند که 10 برابر فولاد استحکام دارد. این کاغذ مقاوم نانویی که از گرافیت فراوری و فشرده ساخته شده، انعطاف پذیر، 100 درصد قابل بازیافت، رسانا، مقاوم و به اندازه ای باریک است که می توان از آن در صنایع متعدد استفاده کرد. 



ارسال نظر

تصویر امنیتی بالا را به صورت عددی وارد کنید
نظر شما بعد از تایید مدیریت نمایش داده خواهد شد.
۱ نظر
  • مصطفی پاسخ

    باسلام ... مطلب بسیار آموزنده و جذابی بود ...آیا در کشور ما مرکز تحقیق یا آزمایشگاهی هست که در مورد این ماده شگفت انگیز بررسی و آزمایش کرده باشه ؟....سپاس

پادکست رادیویی تک شات