کاربردهای شگفت انگیز گرافن جادویی : از سبک ترین ماده دنیا تا ورق هایی به قدرت فولاد !

1

گرافن، یک ماده جادویی بسیار قوی و سبک است که در سال‌های اخیر به لطف همین ویژگی‌های عجیبش، باعث نوآوری‌های زیادی در زمینه تکنولوژی شده است. این ماده جادویی از اتم‌های کربنی ساخته شده که آرایشی لایه‌ای دارند و به همین دلیل، گرافن را به عنوان ماده‌ای دو بعدی می‌شناسند. ضخامت هر یک از این لایه‌ها، یک اتم است! قدرت بالای گرافن نسبت به وزنش، یکی از فاکتورهایی است که گرافن را به یک ماده جادویی تبدیل کرده است. در ادامه شش مورد از کاربردهای شگفت انگیز گرافن را مرور می‌کنیم. با پروگرَمینگ همراه باشید…

شیرین کردن آب دریا

129-620x313

دنیای امروز ازبحران کم آبی، رنج می‌برد، از طرفی حدود سه چهارم کره زمین را آب پوشانده است؛ به همین دلیل دولت‌ها در سرتاسر دنیا در جستجوی روش کارآمدی برای تبدیل آب دریا به آب آشامیدنی هستند. یکی از بهترین فیلترهای تبدیل آب دریا به آب شیرین، لایه‌های گرافنی با ضخامت یک اتم هستند! لاکید مارتین متوجه شد که این فیلتر گرافنی می‌تواند میزان انرژی لازم برای فرآیند آب شیرین کنی را کاهش دهد. دابد پرفورن کسی بود که برای اولین بار، این فیلتر را برای تمیز کردن لکه‌های نفتی، ثبت اختراع کرد. اما شرکت تولید کننده دریافت که می‌توان این فیلتر را برای اهداف دیگر هم استفاده کرد.

از آنجایی که این فیلتر، تنها یک اتم ضخامت دارد، آب نمک از طریق آن و بدون فشار اضافی، جریان می‌یابد، زیرا حفره‌های این فیلتر، تنها ۱۰۰ نانومتر قطر دارند. این حفره‌ها بسیار کوچک هستند و بنابراین به ذرات نمک، اجازه عبور نمی‌دهند. فیلترهای گرافنی، مصرف انرژی را تا ۲۰ درصد کاهش می‌دهند، با محیط زیست، سازگارترند و در مناطقی که الکتریسیته به اندازه آب، کمیاب است، مناسب‌ترند.

باتری های با قابلیت شارژ فوق سریع

216-620x461

دانشمندان علاقمندند تا باتری‌های قابل شارژ امروزی را به سمت کاهش کمتر ظرفیت شارژ در طول زمان، سوق دهند. محققی به نام هان لین در دانشگاه سوینبرن استرالیا، به کمک یک ابرخازن گرافنی، یک باتری ساخت که می‌تواند بارها و بارها بدون هیچ گونه کاهش بازدهی استفاده شود. این باتری در کسری از ثانیه شارژ می‌شود. لین از یک پرینتر سه بعدی برای ساختن صفحات گرافن موردنیاز این دیوایس استفاده کرد. این باتری گرافنی می‌تواند روزی جانشین باتری‌های لیتیومی امروزی در اسمارت فون ها، تبلت ها و خودروهای الکتریکی شود. باتری‌های مبتنی بر گرافن نسبت به باتری‌های سنتی، دارای مزیت‌هایی همچون زمان شارژ سریعتر، طول عمر بیشتر و سازگاری بیشتر با محیط زیست هستند.

انرژی خورشیدی حتی در باران !

313-620x385

دانشمندان از گرافن برای توسعه یک پنل جدید خورشیدی استفاده کردند که می‌تواند الکتریسیته را در باران تولید کند. در این پنل ها، یک لایه گرافن روی سلول‌های خورشیدی، قرار می‌گیرد. این لایه گرافنی با نمک‌های آب باران، واکنش داده و انرژی تولید می‌کنند! سلول‌های خورشیدی، دارای نرخ بازدهی حدود ۶٫۵ هستند که رقم زیادی نیست، اما به کمک لایه گرافنی، این نرخ بسیار بیشتر می‌شود. این سلول‌های خورشیدی به ویژه در مناطقی با بارندگی زیاد، بسیار کارآمد خواهد بود.

لامپ های فوق العاده کارآمد

48-620x476

دانشگاه منچستر خود را مهد گرافن می‌داند، زیرا این دانشگاه نخستین مکانی بود که در سال ۲۰۰۴ صفحات گرافن برای اولین بار، ساخته شدند. در سال ۲۰۱۵ محققان این دانشگاه، یک LED رشته‌ای با قابلیت کم نورشدن ساختند که پوششی از گرافن دارد. این لامپ LED گرافنی نسبت به لامپ‌های LED موجود، ۱۰ درصد انرژی کمتری مصرف می‌کند. این LED، در انگلستان و با هزینه کمتر نسبت به محصولات مشابه به فروش رسید و لقب اولین مجصول تجاری سازی شده گرافنی را از آن خود کرد.

سبک ترین ماده دنیا

59-620x498

دانشمندان همیشه به دنبال سبک‌تر کردن مواد هستند؛ یکی دیگر از کابردهای شگفت انگیز گرافن در این زمینه است. در سال ۲۰۱۳، تیمی از محققان چینی یک ماده اسفنج مانند را با استفاده از گرافن ساختند که لقب سبک‌ترین ماده دنیا را به خود اختصاص داد. با ترکیب یخ خشک کربن و گرافن اکسید، دانشمندان ماده‌ای تولید کردند که فقط ۰٫۱ میلی گرم به ازای هر سانتی متر مکعب، وزن دارد. این اسفنج کربنی، به طور شگفت انگیزی، انعطاف پذیر است و همچنین قادر به جذب مقدار زیادی نفت است. نتایج نشان می‌دهد این اسفنج می‌تواند تا ۹۰۰ برابر وزن خود، خیس شود و بنابراین می‌تواند برای تمیز کردن نشت‌های نفتی به کار رود. از طرفی در این فرآیند به دلیل انعطاف پذیری بالای اسفنج، هم نفت و هم اسفنج را می‌توان بازیافت کرد.

ورقی ۱۰ بار قوی تر از فولاد

67-620x487

همه ما ورق کاغذ را به شکنندگی و ضعف آن می شناسیم؛ چرا که به راحتی پاره می شود و حتی چند قطره آب می تواند آن را بلااستفاده کند. پنج سال پیش، تیمی از محققان دانشگاه سیدنی، ورقی از جنس گرافن ساختند که ۱۰ بار از فولاد، قوی تر است! این کاغذ نانویی بادوام، از گرافیت فشرده و فرآوری شده، ساخته شده است. این ورق نانو، منعطف، ۱۰۰ درصد قابل بازیافت و رساناست و به دلیل نازک بودن می تواند در صنایع بی شماری، استفاده شود.

برگرفته از  engadget

برچسب ها: سبک ترین ماده دنیا, صنایع گرافنی, کاربرد های گرافن, گرافن, گرافن چیست ؟,

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

کد امنیتی *