ما هو الجرافين؟ مادة سحرية لا تصدق

في السنوات الأخيرة ، تم إيلاء الكثير من الاهتمام للجرافين الفائق. لكن ما هو الجرافين؟ حسنًا ، تخيل مادة أقوى 200 مرة من الفولاذ ، ولكنها أخف على 1000 مرة من الورق.
في عام 2004 ، اثنان من العلماء من جامعة مانشستر ، وأندريه جيم وكونستانتين نوفوسيلوف ، "لعب" مع الجرافيت. نعم ، نفس الشيء الذي تجده على طرف قلم رصاص. كانوا فضوليين بشأن المواد وأرادوا معرفة ما إذا كان يمكن إزالتها في طبقة واحدة. لذلك وجدوا أداة غير عادية: شريط لاصق.
"لقد وضعت [الشريط] على الجرافيت أو الميكا ثم تقشر الطبقة العليا" ، أوضح هايم لبي بي سي. رقائق الجرافيت تطير قبالة الشريط. ثم قم بطي الشريط إلى نصفين وألصقه على الورقة العلوية ، ثم افصله مرة أخرى. ثم تكرر هذه العملية 10 أو 20 مرة.
"في كل مرة تنقسم فيها الرقائق إلى رقائق أرق وأرق. في النهاية ، تبقى رقائق رقيقة جدًا على الحزام. أنت تذوب الشريط ويذوب كل شيء".
والمثير للدهشة أن طريقة الشريط عملت العجائب. أدت هذه التجربة المثيرة للاهتمام إلى اكتشاف رقائق الجرافين أحادية الطبقة.
في عام 2010 ، حصل Heim و Novoselov على جائزة نوبل في الفيزياء لاكتشافهما للجرافين ، وهي مادة مكونة من ذرات الكربون مرتبة في شبكة سداسية ، على غرار سلك الدجاج.
أحد الأسباب الرئيسية للجرافين مدهش للغاية هو بنيته. تظهر طبقة واحدة من الجرافين البكر كطبقة من ذرات الكربون مرتبة في بنية شعرية سداسية. يمنح بنية قرص العسل الذرية هذا الجرافين قوته المثيرة للإعجاب.
الجرافين هو أيضا نجم كهربائي. في درجة حرارة الغرفة ، فإنه يجري الكهرباء أفضل من أي مادة أخرى.
تذكر تلك ذرات الكربون التي ناقشناها؟ حسنًا ، كل منهم لديه إلكترون إضافي يسمى PI Electron. يتحرك هذا الإلكترون بحرية ، مما يسمح له بإجراء التوصيل من خلال طبقات متعددة من الجرافين مع القليل من المقاومة.
اكتشفت الأبحاث الحديثة في الجرافين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) شيئًا سحريًا تقريبًا: عندما تقوم بدوران (1.1 درجة فقط) تدوير طبقتين من الجرافين من المحاذاة ، يصبح الجرافين موصلًا فائقًا.
هذا يعني أنه يمكن أن يتصرف الكهرباء دون مقاومة أو حرارة ، مما يؤدي إلى فتح إمكانيات مثيرة للموصلية الفائقة في المستقبل في درجة حرارة الغرفة.
أحد أكثر التطبيقات المتوقعة للجرافين في البطاريات. بفضل الموصلية الفائقة ، يمكننا إنتاج بطاريات الجرافين التي تتقاضى بشكل أسرع وتستمر لفترة أطول من بطاريات الليثيوم أيون الحديثة.
لقد سلكت بعض الشركات الكبيرة مثل Samsung و Huawei هذا المسار بالفعل ، تهدف إلى تقديم هذه التطورات في أدواتنا اليومية.
وقال أندريا فيراري ، مدير مركز كامبريدج للجرافين والباحث في الجرافين الرائد ، وهي مبادرة تديرها الجرافين الأوروبي: "بحلول عام 2024 ، نتوقع أن تكون مجموعة من منتجات الجرافين في السوق". تستثمر الشركة 1 مليار يورو في المشاريع المشتركة. المشاريع. التحالف يسارع تطوير تكنولوجيا الجرافين.
يقوم شركاء الأبحاث في Flagship بالفعل بإنشاء بطاريات الجرافين التي توفر قدرة أكبر بنسبة 20 ٪ و 15 ٪ طاقة أكثر من أفضل بطاريات الطاقة عالية اليوم. قامت الفرق الأخرى بإنشاء خلايا شمسية تستند إلى الجرافين والتي تكون أكثر كفاءة بنسبة 20 في المائة في تحويل ضوء الشمس إلى الكهرباء.
في حين أن هناك بعض المنتجات المبكرة التي استغلت إمكانات الجرافين ، مثل المعدات الرياضية الرئيسية ، فإن الأفضل لم يأت بعد. كما لاحظ فيراري: "نتحدث عن الجرافين ، لكن في الواقع نتحدث عن عدد كبير من الخيارات التي يتم دراستها. الأمور تتحرك في الاتجاه الصحيح."
تم تحديث هذه المقالة باستخدام تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي ، وتحقق من الحقائق ، وتحريرها من قبل محرري HowStuffWorks.
استخدمت الشركة المصنعة للمعدات الرياضية هذه المواد المذهلة. يدعي مضرب التنس الجرافين XT أنه أخف بنسبة 20 ٪ بنفس الوزن. هذه هي التكنولوجيا الثورية حقا!
`؛ t.byline_authors_html && (e+=` ： ： $ {t.byline_authors_html} `) ، t.byline_authors_html && t.byline_date_html && (e+=" ") ، t.byline_date_html && (e+= t.byline_date_html) ؛ var i = t.body_html .replaceall ('" pt' ، '"pt'+t.id+" _ ") ؛ إرجاع e+= `\ n \ t \ t \ t \ t