ا الجرافين عبارة عن بلورة ثنائية الأبعاد تتكون من روابط بين ذرات الكربون ، مع أشكال سداسية تشكل شيئًا مثل شبكة سلكية أو شبكة هدف. وبالتالي ، فهو مادة متآصلة اصطناعية أخرى للكربون ، قادمة من أحد خواصه الطبيعية ، الجرافيت ، وهو نفسه المستخدم في أقلام الرصاص للكتابة. هذه المواد لها خصائص غير عادية، مثل تلك الموضحة أدناه:
é جيد جدا - إنها ذرة سميكة.
é مقاومة عالية - إنه أقوى بحوالي 200 مرة من الفولاذ وأقوى من الألماس ضمن أبعاده ؛
é مرن;
الجرافين مادة خفيفة ومرنة ومقاومة للغاية وشفافة
لديه موصلية حرارية وكهربائية عالية - الموصلية الكهربائية لها 100 مرة أسرع من النحاس، وهو أكثر الموصلات استخدامًا في العالم. أظهرت الدراسات الأولية أن سرعة الإلكترونات في الجرافين هي 1000 كم / ث (60 مرة أسرع من السيليكون, وهو العنصر المستخدم حاليًا في أشباه الموصلات ، الترانزستورات لـ رقائق، الخلايا الشمسية والعديد من الدوائر الإلكترونية) ويمكن أن تصل سرعتها إلى 3000 كم / ثانية بجودة جيدة جدًا من هذه البلورة ؛
é ضد للماء - القدرة على منع حتى الهليوم ، وهو غاز خفيف للغاية ؛
لديه صلابة عالية;
é خفيف جدا ورقيق، مثل ألياف الكربون ، لكنها أكثر مرونة. مع 1.0 جرام من الجرافين ، يمكن تغطية سطح 2700 م2;
له تأثير جول أقل - يفقد طاقة أقل في شكل حرارة عن طريق توصيل الإلكترونات ؛
é شفاف - ينقل 97.5٪ من الضوء ؛
é رخيص - مادته الخام وفيرة (يمكن أن يأتي الجرافين من أي مادة كربونية) ؛
يمكن أن تصلح نفسها-إذا.
بدأت دراسة خصائص هذه المادة والكشف عنها في عام 2004 من قبل العلماء Andre Geim و Konstantin Novoselov ، من جامعة مانشستر الذي حصل بالتالي على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2010. هم الحصول على الجرافين عند تنظيف سطح لوح الجرافيت ، ثم تآكله تدريجيًا بشريط لاصق.. عندما حللوا بقايا الجرافيت التي بقيت على الشريط تحت المجهر الذري ، رأوا أن هذه البقايا تحافظ على بنية بلورية سداسية من الجرافيت والتي لها أيضًا ترتيب متماثل غريب من الإلكترونات التي زادت التوصيل. في الجرافين ، تتصرف الإلكترونات كما لو لم يكن لها كتلة. أظهرت الاختبارات أنه يعمل بشكل جيد للغاية مثل الترانزستور.
فاز Andre Geim و Konstantin Novoselov بجائزة نوبل في الفيزياء لعام 2010 عن الاكتشافات المتعلقة بالجرافين *
كما هو موضح في النص تآصل الكربون، يتكون الجرافيت من صفائح أو طبقات من السداسيات التي تنجذب إلى بعضها البعض في الفضاء. يتكون الجرافين من واحدة فقط من هذه الصفائح ، ولها أبعاد نانومترية (1 نانومتر يساوي جزء من المليار من المتر (10-9 م)). أنت أنابيب الكربون النانوية فهي عبارة عن رسوم بيانية ملفوفة. الشكل التآصلي الاصطناعي الآخر للكربون ، C60 (باكمينترفوليرين) ، مثل الجرافين مطوي على شكل كرة قدم.
هياكل تآصل الكربون - الجرافين ، الجرافيت ، C-60 والأنبوب النانوي الكربوني
وهكذا ، حيث تم العثور على جميع الصفات المذكورة في مادة واحدة ، البحث حول إمكانيات استخدام الجرافين ، واعدًا بأن يكون ثورة التكنولوجية.
من بين الممكن التطبيقات الجرافين الذي يمكن أن يغير العالم الذي نعرفه هو:
لديهايعرض مرن يمكن طيها. مثال على ذلك شاشات لوحرمل الهواتف الذكية التي ، عندما يسقطون ، ينكسرون. سيتم استخدام الجرافين لإنتاج أ شاشة اللمس (شاشة اللمس)، مرنوشفافة وغير قابلة للكسر. سيحل محل ITO (أكسيد القصدير المشبع بالإنديوم) المستخدم حاليًا في الشاشات الحساسة ؛
تسريع الإنترنت. لقد ثبت أن الجرافين قادر على تحويل المعلومات الضوئية إلى الكهربائية بسرعة تزيد بحوالي 100 مرة عن المحولات الكهربائية ؛
يمكن استعماله في الإلكترونيات لتبديد الحرارة;
في إنتاج أجهزة الاستشعار، حيث يتكون الجرافين بالكامل من مساحة السطح ؛
في الأجهزة الضوئية;
فيصناعة الطيران والبحرية والسيارات والمدنية;
في إنتاج المركبات;
فيمجال الطب الحيوي، على سبيل المثال ، لعمل أطراف اصطناعية مرنة وخفيفة الوزن بالإضافة إلى عمليات الزرع ؛
في الاتصالات;
في توليد الطاقة، كما هو الحال في الألواح الشمسية وخلايا الهيدروجين والبطاريات طويلة الأمد ؛
على الكاميرات الثابتة الأكثر حساسية;
على الكابلات عالية السرعة;
في اللوحات التي تمتص الطاقة.
أطلقت المجموعة الأوروبية برنامجًا سيخصص مليار دولار للبحث عن الجرافين في عدة بلدان. يتم إجراء الأبحاث حول هذه المادة في البرازيل بشكل أساسي في Universidade Presbiteriana Mackenzie ، والتي استثمرت 30 مليون ريال عماني لإنشاء MackGrafe، وهو مركز أبحاث على الجرافين.
يبقى أن نرى أي تطبيقات الجرافين ستصبح حقيقة واقعة في مجتمعنا.
* حقوق نشر الصورة: الرخ 76/موقع Shutterstock.com
بقلم جينيفر فوغاسا
تخرج في الكيمياء
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/grafenouma-revolucao-tecnologica.htm
