گرافن چیست؟ یک ماده جادویی باورنکردنی

در سال‌های اخیر، توجه زیادی به گرافن فوق‌ماده شده است. اما گرافن چیست؟ خوب، ماده ای را تصور کنید که 200 برابر قوی تر از فولاد، اما 1000 برابر سبک تر از کاغذ است.
در سال 2004، دو دانشمند از دانشگاه منچستر، آندری گیم و کنستانتین نووسلوف، با گرافیت "بازی" کردند. بله، همان چیزی که در نوک مداد پیدا می کنید. آنها در مورد مواد کنجکاو بودند و می خواستند بدانند که آیا می توان آن را در یک لایه حذف کرد. بنابراین آنها یک ابزار غیر معمول پیدا کردند: نوار چسب.
هیم به بی بی سی توضیح داد: «نوار را روی گرافیت یا میکا می گذارید و سپس لایه بالایی را جدا می کنید. تکه های گرافیت از روی نوار می پرند. سپس نوار را از وسط تا کرده و به ورق بالایی بچسبانید و دوباره آنها را جدا کنید. سپس این عمل را 10 یا 20 بار تکرار کنید.
هر بار که تکه‌ها به پوسته‌های نازک‌تر و نازک‌تر تجزیه می‌شوند. در نهایت تکه های بسیار نازکی روی تسمه باقی می ماند. شما نوار را حل می کنید و همه چیز حل می شود.
با کمال تعجب، روش نوار معجزه کرد. این آزمایش جالب منجر به کشف ورقه های تک لایه گرافن شد.
در سال 2010، هایم و نووسلوف جایزه نوبل فیزیک را برای کشف گرافن دریافت کردند، ماده ای متشکل از اتم های کربن که در یک شبکه شش ضلعی، شبیه سیم مرغ، چیده شده اند.
یکی از دلایل اصلی شگفت انگیز بودن گرافن ساختار آن است. یک لایه منفرد از گرافن بکر به صورت لایه ای از اتم های کربن که در ساختار شبکه ای شش ضلعی قرار گرفته اند ظاهر می شود. این ساختار لانه زنبوری در مقیاس اتمی به گرافن استحکام چشمگیری می بخشد.
گرافن همچنین یک سوپراستار الکتریکی است. در دمای اتاق، الکتریسیته را بهتر از هر ماده دیگری هدایت می کند.
آن اتم‌های کربن را که در مورد آن صحبت کردیم، به خاطر دارید؟ خوب، هر کدام یک الکترون اضافی به نام الکترون پی دارند. این الکترون آزادانه حرکت می‌کند و به آن اجازه می‌دهد تا با مقاومت کمی در لایه‌های مختلف گرافن رسانش کند.
تحقیقات اخیر روی گرافن در موسسه فناوری ماساچوست (MIT) چیزی تقریباً جادویی را کشف کرده است: هنگامی که شما کمی (فقط 1.1 درجه) دو لایه گرافن را خارج از تراز می‌چرخانید، گرافن به یک ابررسانا تبدیل می‌شود.
این بدان معنی است که می تواند الکتریسیته را بدون مقاومت یا گرما هدایت کند و فرصت های هیجان انگیزی را برای ابررسانایی آینده در دمای اتاق باز کند.
یکی از مورد انتظارترین کاربردهای گرافن در باتری ها است. به لطف رسانایی عالی آن، ما می‌توانیم باتری‌های گرافنی تولید کنیم که سریع‌تر شارژ می‌شوند و عمر طولانی‌تری نسبت به باتری‌های لیتیوم یون مدرن دارند.
برخی از شرکت‌های بزرگ مانند سامسونگ و هواوی قبلاً این مسیر را طی کرده‌اند و قصد دارند این پیشرفت‌ها را در گجت‌های روزمره ما معرفی کنند.
آندریا فراری، مدیر مرکز گرافن کمبریج و محقق در Graphene Flagship، ابتکاری که توسط گرافن اروپایی اجرا می‌شود، می‌گوید: «تا سال 2024، ما انتظار داریم طیف وسیعی از محصولات گرافنی وارد بازار شوند. این شرکت 1 میلیارد یورو در پروژه های مشترک سرمایه گذاری می کند. پروژه ها این اتحاد به توسعه فناوری گرافن سرعت می بخشد.
شرکای تحقیقاتی پرچمدار در حال حاضر در حال ساخت باتری های گرافنی هستند که 20٪ ظرفیت بیشتر و 15٪ انرژی بیشتر از بهترین باتری های پر انرژی امروزی ارائه می دهند. تیم های دیگر سلول های خورشیدی مبتنی بر گرافن ساخته اند که 20 درصد در تبدیل نور خورشید به الکتریسیته کارآمدتر هستند.
در حالی که برخی از محصولات اولیه وجود دارند که از پتانسیل گرافن استفاده کرده اند، مانند تجهیزات ورزشی Head، بهترین ها هنوز در راه است. همانطور که فراری خاطرنشان کرد: "ما در مورد گرافن صحبت می کنیم، اما در واقع ما در مورد تعداد زیادی از گزینه های در حال مطالعه صحبت می کنیم. همه چیز در مسیر درست پیش می رود.»
این مقاله با استفاده از فناوری هوش مصنوعی به روز شده است، بررسی شده است و توسط ویرایشگران HowStuffWorks ویرایش شده است.
تولید کننده تجهیزات ورزشی Head از این ماده شگفت انگیز استفاده کرده است. راکت تنیس Graphene XT آنها ادعا می کند که در همان وزن 20 درصد سبک تر است. این یک فناوری واقعا انقلابی است!
`;t.byline_authors_html&&(e+=`作者：${t.byline_authors_html}`),t.byline_authors_html&&t.byline_date_html&&(e+=” | "),t.byline_date_html&&(e+=t.byline_date._html); .replaceAll('"pt','"pt'+t.id+"_"); e+=`\n\t\t\t\t را برگردانید