نگاهی به گرافن در صنعت - ایران گرافن

در این قسمت به کاربرد کلی گرافن در صنعت خواهیم پرداخت:

گرافن ماده‌ای است که از گرافیت استخراج می‌شود و از کربن خالص، یکی از مهم‌ترین عناصر موجود در طبیعت است که در اشیاء روزمره مانند سرب مداد می‌یابیم. گرافن به دلیل سخت بودن، انعطاف پذیری، سبک بودن و مقاومت بالا متمایز است. محاسبه شده است که این ماده 200 برابر بیشتر از فولاد و پنج برابر سبک تر از آلومینیوم است. با این ویژگی ها، گرافن در بخش های انرژی، ساخت و ساز، سلامت و الکترونیک کاربرد دارد. به عنوان مثال، گرافن مغناطیسی می‌تواند این صنعت الکترونیک را با راحت‌تر و در دسترس‌تر کردن دستگاه‌ها برای همه متحول کند.

چه خصوصیات و خواص گرافن شگفت انگیز است؟

در میان ویژگی‌های متنوع گرافن، ویژگی‌هایی که بیشتر به چشم می‌آیند رسانایی حرارتی و الکتریکی بالا، خاصیت ارتجاعی، چقرمگی، سبکی و مقاومت آن است. این ویژگی‌ها می‌توانند برای نوآوری در بخش‌های مختلف استفاده زیادی داشته باشند و نشان‌دهنده یک انقلاب واقعی باشند. بیایید چند نمونه را ببینیم:

• رسانایی بالا
  • با استفاده از گرافن، عمر مفید باتری‌ها را می‌توان 10 برابر افزایش داد و همچنین در زمان کمتری شارژ می‌شود که به معنای بهبود استقلال است. زمان زیادی است که گرافن جایگزین بخش بزرگی از باتری های لیتیومی شود که در حال حاضر استفاده می شوند.

• سبکی
  • گرافن همچنین برای ساخت باتری‌های پهپاد مناسب است، زیرا این باتری‌ها سبک‌تر و سخت‌تر هستند. به یاد داشته باشید که این قطعاتی که انرژی انباشته می‌کنند، از سنگین‌ترین قطعات در فناوری هستند و کاهش وزن آن‌ها می‌تواند یک نوآوری عالی باشد. با استفاده از گرافن، یکی از بزرگترین محدودیت هایی که امروزه پهپادها وجود دارند به حداقل رسیده است.
• شفافیت و انعطاف پذیری
  • گرافن یک ماده شفاف است و نور بسیار کمی را جذب می کند (فقط 2٪). به لطف آن و انعطاف‌پذیری آن، صفحه‌نمایش‌های انعطاف‌پذیر را می‌توان برای انواع دستگاه‌ها تولید کرد. علاوه بر این، گرافن را می توان مانند فیلم چسبناک تا کرد، بنابراین احتمال شکستگی بسیار کمتر است. این می تواند در ساخت تلفن های همراه، تلویزیون، وسایل نقلیه و غیره استفاده شود.
• مقاومت بالا
  • گرافن علاوه بر اینکه یک رسانای الکتریکی عالی است، یک ماده بسیار مقاوم است، بنابراین پیشرفت های بزرگی در بخش روشنایی انتظار می رود. به عنوان مثال، لامپ های گرافن می توانند عمر مفید هر کره زمین را افزایش دهند و انرژی کمتری نسبت به لامپ های LED که در حال حاضر داریم مصرف کنند.

استفاده ها و کاربرد های گرافن

جامعه علمی و صنعتی به گرافن نگاه ویژهای دارد، زیرا می‌تواند نحوه ارتباط ما با فناوری را کاملاً تغییر دهد. و نه فقط این، بلکه می تواند پیشرفت های قابل توجهی را در بخش های مختلف نشان دهد.

گرافن در بخش انرژی

استفاده از گرافن در ساخت باتری های قابل شارژ می تواند جهشی بزرگ به سمت بهره وری انرژی باشد. این ماده از گرم شدن بیش از حد دستگاه ها جلوگیری می کند، بنابراین سخت تر و سبک تر می شوند. با استفاده از مواد مختلف در خانه های ما، می تواند به تنظیم حرارتی بهتر خانه و صرفه جویی در تهویه مطبوع فضاها کمک کند. به عنوان مثال، استفاده از رنگ با گرافن. در نهایت، و با چشم‌اندازی بسیار جاه‌طلبانه‌تر، اعتقاد بر این است که این نوآوری می‌تواند نقطه عطفی در بخش انرژی‌های تجدیدپذیر باشد، زیرا استفاده از این ماده می‌تواند انرژی بسیار بیشتری نسبت به تولید امروزی تولید کند.

گرافن در ساخت و ساز

استفاده از گرافن به کار رفته در ساخت و ساز نویدبخش بهبود عایق ساختمان ها است. و نه فقط این، بلکه می‌توانند در برابر خوردگی، رطوبت و آتش مقاوم‌تر باشند و در نتیجه سخت‌تر و پایدارتر باشند.
مصالح ساختمانی به کمال می‌رسند و از اجزای سازگار با محیط زیست استفاده می‌شود، مانند “بتن سبز”، ماده‌ای کارآمد از نظر محیط زیست که پایدارتر و مقاوم‌تر از ماده فعلی است.

گرافن در سلامتی

کاربردهای گرافن در بخش های بهداشت و پزشکی نیز جذاب است. به لطف ویژگی‌های گرافن، سمعک‌های قوی‌تر، انعطاف‌پذیرتر و سبک‌تر می‌توانند ساخته شوند. حتی می‌توانیم در مورد ساخت استخوان‌ها و ماهیچه‌هایی صحبت کنیم که از طریق عمل‌های جراحی معرفی می‌شوند.
هنوز در مرحله تحقیق، اعتقاد بر این است که اکسید گرافن می تواند متحد خوبی در تشخیص بیماری ها و درمان بعدی آنها باشد. این عنصری است که هنگام اکسید شدن گرافن به دست می آید و آن را به ماده ای با خواص مکانیکی خارق العاده تبدیل می کند.

گرافن در الکترونیک

ویژگی های گرافن می تواند بخش الکترونیک را به طور کامل تغییر دهد. با استفاده از این ماده، دستگاه‌های کوچک‌تر، سبک‌تر، سخت‌تر و کارآمدتر می‌توان تولید کرد که با قطعاتی که امروزه استفاده می‌شوند، غیرممکن است.
علاوه بر این، گرافن به کار رفته در مدارهای الکترونیکی باعث می‌شود دستگاه‌ها در برابر رطوبت، که یکی از دلایل اصلی خرابی است، مصون باشند. علاوه بر این، هدایت حرارتی و الکتریکی بسیار خوبی دارد که 1000 برابر بهتر از مس است.

گروه ایران گرافن در نظر دارد با تولید و ارائه گرافن علاوه بر بومی سازی این ماده مهم ، نیاز مشتریان و صنایع کشور را نیز در مقیاس زیاد رفع نماید.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0920410518303218

https://www.nature.com/articles/nnano.2014.225