این قسمت به کاربرد آبگریزی گرافن اشاره دارد و به خواص و ویژگی های منحصر به فرد آن در حوزه آبگریزی میپردازد:
گرافن، یک ماده دو بعدی متشکل از اتم های کربن است که دارای خواص فیزیکوشیمیایی منحصر به فردی مانند مساحت سطح بالا، زیست سازگاری خوب، استحکام مکانیکی قوی، هدایت حرارتی عالی و انتقال سریع الکترون است که آن را برای کاربردهای مختلف مفید می کند. یکی دیگر از پرکاربردترین خواص گرافن، آبگریزی یا توانایی آن در دفع آب است.
علت آبگریز ی گرافن
آبگریزی گرافن به دلیل ساختار منحصر به فرد و خواص شیمیایی آن است. گرافن از اتم های کربن تشکیل شده است که در یک شبکه شش ضلعی قرار گرفته اند و هر اتم کربن از طریق پیوندهای کووالانسی قوی به سه اتم کربن همسایه متصل است. این منجر به ساختاری بسیار قوی و پایدار می شود که در برابر آب بسیار مقاوم است.
آبگریزی گرافن علاوه بر ساختارش به دلیل خواص الکترونیکی آن نیز می باشد. گرافن یک نیمه هادی با شکاف صفر است، به این معنی که هیچ شکاف نواری بین باند ظرفیت و هدایت خود ندارد. این منجر به سطح بسیار بالایی می شود که به نوبه خود نیروی واندروالسی قوی بین سطح گرافن و مولکول های آب ایجاد می کند.
ترکیب این عوامل منجر به تولید ماده ای می شود که بسیار آبگریز یا دافع آب است. مولکول های آب قادر به نفوذ به سطح گرافن نیستند و در عوض قطراتی را تشکیل می دهند که به دلیل نیروی قوی واندروالس از سطح خارج می شوند. این ویژگی گرافن را برای طیف وسیعی از کاربردها، به ویژه مواردی که شامل آب یا مایعات دیگر است، ایده آل می کند.
شایان ذکر است در حالی که گرافن به طور کلی آبگریز است، آبگریزی آن می تواند تحت تاثیر عوامل متعددی از جمله آلودگی سطحی، عامل دار شدن سطح و وجود مواد دیگر قرار گیرد. این عوامل می توانند خواص الکترونیکی گرافن را تغییر دهند که به نوبه خود می تواند بر آب گریزی آن تاثیر بگذارد.
روش های مختلفی وجود دارد که گرافن را می تواند در کاربردهای آبگریز مورد استفاده قرار داد. یکی از پرکاربردترین آن ها استفاده در پوشش ها است.
پیشرفت پوشش های ضد خوردگی بیشترین اهمیت را در فرمولاسیون پایدار مواد بادوام داشته است که به دلیل خوردگی و اهمیت آن در ایجاد عواقب جدی در شکست های سازه ای ایجاد می شود. پوشش های محافظ ضد خوردگی نقشی حیاتی برای افزایش پایداری مواد، بدون تغییر زیاد خواص ایفا می کنند. با این حال، در یک محیط مرطوب، قرار گرفتن در معرض آلیاژها و فلزات ممکن است چالشهای بیشتری برای کاهش یا مهار نرخ خوردگی کلی ایجاد کند. اگرچه پیشرفتهای قابلتوجهی در فناوریهای مرتبط با پوشش خوردگی صورت گرفته است، با این حال، مسائلی وجود دارد که باید برای افزایش دوام عملکرد حفاظتی حل شوند. بنابراین، این به یک موضوع تحقیقاتی نوظهور برای توسعه پوششهای بادوام برای محافظت در برابر خوردگی تبدیل شده است. اخیراً تقاضای بیشتری توسط موادی مانند گرافن که دارای خاصیت فوق العاده آبگریزی هستند به دست آمده است که می تواند برای کاربردهای مختلف تأثیر بگذارد. ، خواص اساسی و کاربردهای بالقوه گرافن در دهه گذشته عمدتاً به دلیل خواص مکانیکی، نوری، حرارتی و الکتریکی قابل توجه آن آشکار شده است. در سالهای اخیر، تلاشهای قابلتوجهی برای کشف ویژگیهای جدید آن، به عنوان مثال، ویژگیهای آبگریزی انجام شده است. ادغام گرافن می تواند سبب تقویت دستگاه هایی که شامل ضد خوردگی، ضد چسبندگی، خود تمیز شوندگی و اصطکاک کم هستند، شود.
در طی چند سال اخیر، مطالعات مرتبط با گرافن و مواد مبتنی بر گرافن به دلیل خواص شگفتانگیز و منحصر به فرد آنها، تحقیقات گستردهای را انجام دادهاند، به طوری که محققان مختلف در سراسر جهان تلاشهای زیادی را برای توسعه پوششهای ابرآبگریز برای انواع کاربردهای بالقوه انجام دادهاند.
از کاربردهای خاصیت آبگریزی گرافن که می توان به آنها اشاره کرد:
استحکام مکانیکی بالا و پایداری شیمیایی گرافن آن را به ماده ای ایده آل برای پوشش زیر آب تبدیل می کند. این می تواند در برابر شرایط سخت آب شور که سبب خوردگی و تخریب می شود، مقاومت کند. سطح بالای آن امکان چسبندگی کارآمد به سطوح را فراهم می کند و پوششی بادوام و مقاوم ایجاد می کند. علاوه بر این، انعطاف پذیری گرافن به آن اجازه می دهد تا با شکل سطحی که پوشش می دهد مطابقت داشته باشد و پوشش کامل را تضمین کند. سازگاری زیستی آن همچنین باعث می شود که برای استفاده در محیط های دریایی بدون آسیب رساندن به آبزیان ایمن باشد. به طور کلی، ویژگی های منحصر به فرد گرافن آن را به ماده ای ارزشمند برای محافظت از سازه ها و تجهیزات زیر آب در برابر آسیب و زوال تبدیل می کند.
پوشش های گرافن را می توان روی سطوحی مانند پنجره ها و پنل های خورشیدی اعمال کرد تا به آن ها قابلیت خود تمیز شوندگی دهد. ماهیت آبگریز پوشش مانع از چسبیدن قطرات آب به سطح می شود و به راحتی امکان شستن کثیفی ها و زباله ها را فراهم می کند.
پوشش های گرافن را می توان برای ضد آب کردن پارچه ها، مانند وسایل و لباس در فضای باز استفاده کرد. ماهیت آبگریز پوشش از نفوذ آب به پارچه جلوگیری می کند و پوشنده زا خشک نگه می دارد. همچنین می تواند در لباس های ورزشی ضد آب همچون لباس شنا ضد آب مورد استفاده قرار گیرد.
پوشش های گرافن را می توان روی بدنه کشتی ها و قایق ها اعمال کرد تا از چسبیدن ارگانیسم های دریایی مانند گل ماهی ها و جلبک ها به سطح جلوگیری شود. ماهیت آبگریز پوشش مانع از قرار گرفتن ارگانیسم ها می شود و باعث کاهش کشش و بهبود بهره وری سوخت می شود.
از اسفنج های گرافن می توان برای تمیز کردن نشت نفت استفاده کرد. ماهیت آبگریز اسفنج آب را دفع می کند و به آن اجازه می دهد نفت را جذب کند و در عین حال آب را پشت سر بگذارد.
به طور کلی خاصیت آبگریز گرافن کاربردهای بالقوه زیادی در صنایعی ماند ساخت و ساز، نساجی، مهندسی دریایی، الکترونیک، خودروسازی و هوافضا دارد.
منبع:
https://www.msesupplies.com/blogs/news/is-graphene-hydrophilic-or-hydrophobic
واکس خودرو و پولیش خودرو دو مورد از ضروری ترین محصولات برای حفظ زیبایی و ظاهر خودروی شما هستند. به همین دلیل است که علم روز دنیا کاربرد گرافن در واکس و پولیش خودرو را مطرح کرده است. واکس خودرو چیست؟ واکس خودرو یک پوشش محافظ است که از مواد طبیعی مانند موم کارنائوبا یا […]
در این بخش به کاربرد گرافن در کشاورزی و فواید آن خواهیم پرداخت: روشن است که گرافن به دلیل خصوصیاتش می تواند در بخشهای مختلف صنعتی مورد استفاده قرار گیرد. اینها عمدتاً شامل کشاورزی (مانند محصولات بزرگ با ارتباط بالا مانند قهوه)، صنایع غذایی و محیط زیست، به عنوان محرک رشد گیاه و در کودها، […]
صنایع ایران گرافن از سال 1398 با توجه به نیاز صنایع به گرافن اکساید و قیمت بسیار بالای آن در بازار تاسیس گردید.هدف این مجموعه تولید گرافن اکساید با بالاترین کیفیت و پایین ترین قیمت در جهان است.
تمامی حقوق متعلق به شرکت نانو تک سان راد می باشد.
[…] روش برپایه میدان گرافن اپیتاکسیال روی کاربید سیلیکون با گرم کردن SiC به عنوان […]