ساخت گرافن در مقیاس بزرگ ممکن شد
گرافن، ماده قوی‌تر و سخت‌تر از فیبر کربن، کاربردهای بالقوه تجاری بسیاری دارد اما امکان کاربرد آن در مقیاس بزرگ وجود ندارد و پژوهشگران به استفاده از ورقه‌های کوچکی از این ماده محدود می‌شوند. اما این مانع بر سر راه استفاده از گرافن در مقیاس تجاری توسط تکنیک جدید پژوهشگران آزمایشگاه ملی اوک ریج بر طرف شد.
به تازگی پژوهشگران این آزمایشگاه به سرپرستی ایوان ولاسیوک موفق شدند با استفاده از روش رسوب‌دهی بخار شیمیایی، کامپوزیت‌های پلیمری حاوی ورقه‌هایی به ابعاد دو اینچ در دو اینچ و به ضخامت یک اتم از کربن شش ضلعی بسازند.
یافته‌های این مطالعه که در مجله اپلاید متریالز اند اینترفیسزمنتشر شده است، می‌تواند راهنمای دوره جدید الکترونیک انعطاف پذیر باشد و نحوه تولید و استفاده از گرافن را تغییر دهد.
ایوان ولاسیوک می‌گوید: «قبل از کار تحقیقاتی ما، دیگر پژوهشگران خواص مکانیکی فوق‌العاده گرافن در مقیاس میکرو را اثبات کرده بودند. اما ما موفق شدیم آن را به مقیاس بزرگتری تعمیم دهیم، که بطور قابل توجهی کاربردهای بالقوه و بازار تجاری گرافن را افزایش می‌دهد.»
در حالی که اکثر روش‌های ساخت نانوترکیب‌های پلیمری به ورقه‌های کوچکی از گرافن و یا دیگر نانومواد کربنی نیازمند هستند و پخش شدن آنها در پلیمر یک مشکل بزرگ است، گروه ولاسیوک از ورقه‌های بزرگتر گرافن استفاده کردند که موجب حذف پراکندگی ورقه و مشکلات انباشتگی می‌شود و همچنین اجازه می‌دهد تا مواد با کمترین مقدار گرافن موجود در پلیمر، جریان الکتریکی را بهتر هدایت کنند.
ولاسیوک می‌گوید: «در این پروژه، ما با استفاده از رسوب‌دهی بخار شیمیایی قادر به ساخت چندین لایه نانوکامپوزیتی شدیم که با مقدار گرافن 50 برابر کمتر از نمونه‌های فعلی می‌توانند توانایی هدایت الکتریکی داشته باشند. این روش کلید اصلی ساخت موادی است که می‌توانند با مواد تجاری موجود در بازار رقابت کنند.»
گرافین که ساختار دو بعدی از یک لایه منفرد شبکه لانه زنبوری کربنی است، به علت داشتن خواص فوق‌العاده در رسانندگی الکتریکی و رسانندگی گرمایی، چگالی بالا و تحرک پذیری حامل‌های بار، رسانندگی اپتیکی و خواص مکانیکی به ماده‌ای منحصربه‌فرد تبدیل شده است. این سامانه جدید حالت جامد به واسطه این خواص فوق العاده به عنوان کاندید بسیار مناسب برای جایگزینی سیلیکون در نسل بعدی قطعه‌های فوتونیکی و الکترونیکی در نظر گرفته شده است و از این رو توجه کم سابقه‌ای را در تحقیقات بنیادی و کاربردی به خود جلب کرده است.
اگر ولاسیوک و تیمش بتوانند هزینه را کاهش داده و مقیاس پذیری در این ابعاد را اثبات کنند، پژوهشگران در آینده نزدیک از گرافن در صنعت هوا و فضا (نظارت ساختاری، ضد اشتعال، ضد یخ، رسانا)، بخش خودرو (کاتالیزور، پوشش مقاوم در برابر سایش)، برنامه های کاربردی ساختاری ( پوشش های خود تمیز شونده، مواد کنترل درجه حرارت)، الکترونیک (نمایشگرها، الکترونیک چاپ، مدیریت حرارتی)، انرژی (فتوولتائیک، فیلتراسیون، ذخیره سازی انرژی) و ساخت و ساز (کاتالیزور، پوشش‌های سد، فیلتراسیون) استفاده خواهند کرد.
No tags for this post.
