در سال‌های اخیر، توجه زیادی به ابرماده گرافن شده است. اما گرافن چیست؟ خب، ماده‌ای را تصور کنید که ۲۰۰ برابر قوی‌تر از فولاد، اما ۱۰۰۰ برابر سبک‌تر از کاغذ است.
در سال ۲۰۰۴، دو دانشمند از دانشگاه منچستر، آندری گایم و کنستانتین نووسلوف، با گرافیت «بازی» کردند. بله، همان چیزی که روی نوک مداد پیدا می‌کنید. آنها در مورد این ماده کنجکاو بودند و می‌خواستند بدانند که آیا می‌توان آن را در یک لایه جدا کرد یا خیر. بنابراین آنها یک ابزار غیرمعمول پیدا کردند: نوار چسب.
هایم به بی‌بی‌سی توضیح داد: «شما [نوار] را روی گرافیت یا میکا قرار می‌دهید و سپس لایه بالایی را جدا می‌کنید.» تکه‌های گرافیت از روی نوار جدا می‌شوند. سپس نوار را از وسط تا کنید و آن را به صفحه بالایی بچسبانید، سپس دوباره آنها را از هم جدا کنید. سپس این فرآیند را 10 یا 20 بار تکرار می‌کنید.
«هر بار که این پوسته‌ها به تکه‌های نازک‌تر و نازک‌تری تبدیل می‌شوند. در نهایت، تکه‌های بسیار نازکی روی تسمه باقی می‌مانند. نوار را که جدا می‌کنید، همه چیز حل می‌شود.»
به طرز شگفت انگیزی، روش نوار چسب معجزه کرد. این آزمایش جالب منجر به کشف پولک‌های گرافن تک لایه شد.
در سال ۲۰۱۰، هایم و نووسلوف به خاطر کشف گرافن، ماده‌ای متشکل از اتم‌های کربن که در یک شبکه شش ضلعی، شبیه به توری مرغی، چیده شده‌اند، جایزه نوبل فیزیک را دریافت کردند.
یکی از دلایل اصلی شگفت‌انگیز بودن گرافن، ساختار آن است. یک لایه گرافن بکر به صورت لایه‌ای از اتم‌های کربن که در یک ساختار شبکه‌ای شش ضلعی قرار گرفته‌اند، ظاهر می‌شود. این ساختار لانه زنبوری در مقیاس اتمی، به گرافن استحکام چشمگیری می‌بخشد.
گرافن همچنین یک ابرستاره الکتریکی است. در دمای اتاق، الکتریسیته را بهتر از هر ماده دیگری هدایت می‌کند.
یادتان هست آن اتم‌های کربنی که در موردشان صحبت کردیم؟ خب، هر کدام از آنها یک الکترون اضافی به نام الکترون پای دارند. این الکترون آزادانه حرکت می‌کند و به آن اجازه می‌دهد تا رسانایی را از طریق چندین لایه گرافن با مقاومت کمی انجام دهد.
تحقیقات اخیر در مورد گرافن در موسسه فناوری ماساچوست (MIT) چیزی تقریباً جادویی را کشف کرده است: وقتی دو لایه گرافن را به آرامی (فقط ۱.۱ درجه) از هم ترازی خارج می‌کنید، گرافن به یک ابررسانا تبدیل می‌شود.
این بدان معناست که می‌تواند الکتریسیته را بدون مقاومت یا گرما هدایت کند و احتمالات هیجان‌انگیزی را برای ابررسانایی آینده در دمای اتاق ایجاد کند.
یکی از کاربردهای مورد انتظار گرافن در باتری‌ها است. به لطف رسانایی برتر آن، می‌توانیم باتری‌های گرافنی تولید کنیم که سریع‌تر شارژ می‌شوند و نسبت به باتری‌های لیتیوم-یونی مدرن، دوام بیشتری دارند.
برخی از شرکت‌های بزرگ مانند سامسونگ و هواوی قبلاً این مسیر را در پیش گرفته‌اند و هدفشان معرفی این پیشرفت‌ها در گجت‌های روزمره ما است.
آندره فراری، مدیر مرکز گرافن کمبریج و محقق در Graphene Flagship، ابتکاری که توسط European Graphene اداره می‌شود، گفت: «تا سال 2024، انتظار داریم طیف وسیعی از محصولات گرافن به بازار عرضه شود.» این شرکت 1 میلیارد یورو در پروژه‌های مشترک سرمایه‌گذاری می‌کند. این اتحاد توسعه فناوری گرافن را تسریع می‌کند.
شرکای تحقیقاتی فلگ‌شیپ در حال حاضر باتری‌های گرافنی تولید می‌کنند که ۲۰٪ ظرفیت و ۱۵٪ انرژی بیشتری نسبت به بهترین باتری‌های پرانرژی امروزی ارائه می‌دهند. تیم‌های دیگر سلول‌های خورشیدی مبتنی بر گرافن ساخته‌اند که در تبدیل نور خورشید به برق ۲۰٪ کارآمدتر هستند.
اگرچه برخی محصولات اولیه وجود دارند که از پتانسیل گرافن بهره برده‌اند، مانند تجهیزات ورزشی Head، اما هنوز بهترین‌ها در راه است. همانطور که فراری خاطرنشان کرد: «ما در مورد گرافن صحبت می‌کنیم، اما در واقع در مورد تعداد زیادی از گزینه‌های مورد مطالعه صحبت می‌کنیم. همه چیز در مسیر درست حرکت می‌کند.»
این مقاله با استفاده از فناوری هوش مصنوعی به‌روزرسانی، صحت‌سنجی و توسط ویراستاران HowStuffWorks ویرایش شده است.
شرکت تولیدکننده تجهیزات ورزشی هد (Head) از این ماده شگفت‌انگیز استفاده کرده است. راکت تنیس گرافن XT آنها ادعا می‌کند که با همان وزن، 20٪ سبک‌تر است. این واقعاً یک فناوری انقلابی است!
`;t.byline_authors_html&&(e+=`نام فایل：${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+"_"); return e+=`\n\t\t\t\t
زمان ارسال: ۲۱ نوامبر ۲۰۲۳