در این بخش جواب سوال “گرافن در صنعت چه کاربردی دارد؟” را خواهیم داد و با کاربرد این ماده ارزشمند در صنایع مختلف به صورت کلی آشنا خواهیم شد.
گرافن یک لایه اتمی منفرد از نانو ماده کربنی دو بعدی است که ارتباط نزدیکی با گرافیت دارد. ضخامت گرافن تنها 0.334 نانومتر است، بنابراین گرافن نازک ترین ماده در جهان است. گرافن بسیار خاص است زیرا دارای ساختار کربن هیبریدی کامل sp2، سیستم پیوند مزدوج بزرگ و ساختار تناوبی با تکرار بی نهایت در صفحه دو بعدی است.
ساختار کریستالی خاص و پایدار به گرافن خواص مشخصه و متمایز زیادی می بخشد. برای مثال، گرافن دارای رسانایی حرارتی عالی 3000-5000 w/(MK) در دمای اتاق، رسانایی الکتریکی منحصربهفرد (تحرک الکترون بیش از 15000cm-2/(VS) در دمای اتاق، مساحت سطح تقریباً 2630m2 g-1، و خواص عالی برای شیمی همچون ویژگی سطح و کاتالیزوری فوق العاده است.
کاربردهای بالقوه گرافن در صنعت تقریباً نامحدود به نظر می رسد، اما همه فناوری های جدید با چالش هایی در بازار مواجه هستند. ممکن است سالها طول بکشد تا این ماده عملاً توسعه یابد، و هنوز باید مشخص شود که محصولات مبتنی بر گرافن چگونه میتوانند در مقیاس تجاری تولید شوند. به عنوان مثال، یکی از موانع اصلی پذیرش تجاری گرافن، هزینه نسبتاً بالای این ماده است.
در حال حاضر، آماده سازی گرافن عمدتا بر اساس گرافیت است. روش های اصلی آماده سازی شامل روش لایه برداری مکانیکی، لایه برداری فاز مایع، روش اکسیداسیون- احیا، رسوب شیمیایی بخار و غیره است. اگرچه این روش ها می توانند به کیفیت بالایی در تهیه گرافن دست یابند، اما معایبی نیز وجود دارد. که برای کاربردهای عملی باید مورد توجه قرار گیرند. با این وجود، در حال حاضر برخی از محصولات بسیار جالب مبتنی بر گرافن در بازار وجود دارد، مانند پاوربانکها، لامپها و دوچرخههایی با فیبر کربن تقویتشده با گرافن.
خواص منحصر به فرد گرافن برای کاربردهای مختلف صنعتی ارزشمند است. کاربردهای بالقوه آن هنوز در حال بررسی است و انتظار می رود که نقش مهمی در شکل دادن به آینده فناوری و صنعت داشته باشد.
کاربردهای گرافن در صنعت
کاربردهای گرافن در صنعت به دلیل ویژگی های ارزشمند آن بسیار زیاد است ولی در این بخش به چند نمونه از آن ها اشاره می شود:
ترانزیستورها، حسگرها و باتری های مبتنی بر گرافن می توانند عملکرد و بهره وری انرژی دستگاه های الکترونیکی مانند رایانه ها، تلفن های هوشمند و پوشیدنی ها را افزایش دهند. از جوهرهای رسانای مبتنی بر گرافن نیز می توان برای چاپ مدارهای انعطاف پذیر و شفاف بر روی سطوح مختلف استفاده کرد.
پوشش های مبتنی بر گرافن می توانند خواص الکتریکی، مکانیکی و حرارتی اجزای خودرو مانند لاستیک ها، ترمزها و موتورها را افزایش دهند. از کامپوزیت های مبتنی بر گرافن می توان برای ایجاد قطعات سبک و قوی خودرو استفاده کرد که می تواند کارایی سوخت را بهبود بخشد و آلاینده ها را کاهش دهد.
مواد مبتنی بر گرافن می توانند استحکام، دوام و هدایت حرارتی اجزای هوافضا مانند ماهواره ها، موشک ها و هواپیماها را افزایش دهند. از کامپوزیت های مبتنی بر گرافن نیز می توان برای ایجاد قطعات سبک وزن و قوی در هوافضا استفاده کرد که می تواند کارایی سوخت را بهبود بخشد و انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش دهد.
مواد مبتنی بر گرافن این پتانسیل را دارند که صنعت انرژی را با ایجاد راه حل های انرژی کار آمدتر و پایدارتر متحول کنند. فناوری های مختلف انرژی مانند پنل های خورشیدی، سلول های سوختی و سیستم های ذخیره انرژی و تبدیل انرژی می توانند دوام بیشتر، طول عمر بیشتر و راندمان بالاتری داشته باشند.
مواد مبتنی بر گرافن را می توان برای کاربردهای مختلف زیست پزشکی مانند دارورسانی، مهندسی بافت و حسگرهای زیستی استفاده کرد. از پوشش های مبتنی بر گرافن نیز می توان برای ایجاد سطوح ضد باکتری و ضد قارچ در تجهیزات و دستگاه های پزشکی استفاده کرد.
مواد مبتنی بر گرافن را می توان برای افزایش استحکام، دوام و هدایت حرارتی مصالح ساختمانی مانند بتن، فولاد و عایق استفاده کرد. همچنین می توان از پوشش های مبتنی بر گرافن برای ایجاد سطوح خود تمیز شونده و ضد خوردگی برای ساختمان و زیرساخت ها استفاده کرد.
مواد مبتنی بر گرافن را می توان برای ایجاد منسوجات با کارایی بالا که سبک وزن، قابل تنفس و بادوام هستند استفاده کرد. از پوشش های مبتنی بر گرافن نیز می توان برای ایجاد پارچه های ضد آب و مقاوم در برابر آتش استفاده کرد.
گرافن به عنوان یک ماده بادوام و انعطاف پذیر قابل استفاده در محیط زیست هستند. فیلترهای گرافنی به دلیل مساحت سطح بالا و توانایی منحصر به فرد در جذب مولکول ها در حذف آلاینده ها از آب و هوا کارآمد هستند. حسگرهای مبتنی بر گرافن می توانند آلاینده ها را در زمان واقعی شناسایی کنند. همچنین مواد مبتنی بر گرافن به دلیل پتانسیل آن ها در نمک زدایی برای ایجاد آب شیرین برای مناطقی که از کمبود آب رنج می برند، مورد مطالعه قرار می گیرند.
استفاده از گرافن در صنعت، دامنه گسترده ای دارد و موارد ذکر شده تنها چند مورد آن ها می باشد. با این وجود تحقیقات بیشتری برای کشف کاربردهای مختلف گرافن و همچنین خطرات احتمالی آن در حال انجام است.
منبع:
در این بخش به تفاوت گرافن اکسید و گرافن اکسید احیا شده خواهیم پرداخت: اکسید گرافن و اکسید گرافن احیا شده از مشتقات گرافن ارزشمند هستند. اکسید گرافن و اکسید گرافن احیا شده به دلیل تفاوت در ترکیبات شیمیایی، خواص شیمیایی و ساختاری متفاوتی از خود نشان می دهند.برجسته ترین تفاوت بین اکسید گرافن و […]
در این بخش به خواص گرافن در پلاستیک در این بخش اشاره می شود. محصول با فرآیندهای ساخت موجود سازگار است، بنابراین نیازی به ایجاد تغییرات عمده در خط تولید فعلی مانند قالب گیری تزریقی یا اکستروژن ترموپلاستیک ها نیست. این فرآیند همچنین بهرهوری را افزایش میدهد و باعث سایش ابزار کمتر میشود، زیرا گرافن […]
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.
[…] صنعت گرافن به طور قابل توجهی گسترش یافته است، اما دانشمندان احساس […]