ساخت سطوح ضد گلوله با گرافین
سیناپرس: گروهی از پژوهشگران دانشگاه رایس نشان دادند که گرافین در برابر اصابت گلوله مقاومت بیشتری از فولاد یا کولار نشان می‌دهد. کولار فیبر مصنوعی بسیار محکم و سبکی ساخته شده از فولاد است که در ساختن جلیقه ضدگلوله مورد استفاده قرار می‌گیرد.
آنها در آزمایشگاه محدوده شلیک کوچکی برای آزمایش قدرت ورقه‌های گرافین راه‌اندازی کردند. آنها می‌دانستند که ورقه‌های گرافین به دلیل ساختار متراکم‌شان که به ضخامت یک اتم است، بسیار سخت و بادوام می‌باشد. اما تا کنون کسی این ماده را برای ساخت زره جهت محافظت در برابر اصابت گلوله مورد آزمایش قرار نداده بود. در این تحقیق جدید، پژوهشگران این کار را در مقیاس کوچکتری انجام دادند.
پژوهشگران هم‌چنان به دنبال راهی برای تولید انبوه ورقه‌های گرافین در ابعاد بزرگ هستند لذا در این آزمایش نیز، کار خود را به ابعاد کوچک محدود کردند. آنها در آزمایش از یک لیزر برای تبخیر فیلمان‌های طلا جهت تامین باروت مورد نیاز استفاده کردند. توسط انفجار گلوله‌های شیشه‌ای میکرونی با سرعتی در حدود ۶۷۰۰ مایل در ساعت ( تقریبا یک سوم سرعت گلوله واقعی) به هدف گرافینی ضربه‌هایی وارد شد که این هدف از روی هم قرار دادن ۱۰ تا ۱۰۰ ورقه گرافین ایجاد شده بود. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی چگونگی فروبردن شدت ضربه توسط ورقه‌های گرافین مورد بررسی قرار گرفت.
پژوهشگران دریافتند که این ورقه‌ها قادرند انرژی گلوله را با کشیده شدن به سمت عقب (مانند توری‌ای که در آکروبات استفاده می‌شود) پراکنده کنند. هر چه انرژی بیشتری در اثر ضربه گلوله به آنها وارد شود تعداد بیشتری ترک ریز شعاعی ایجاد خواهد شد که تقریبا جهت کریستالوگرافی را دنبال می‌کنند. به هنگام تحلیل نتایج پژوهشگران به این نتیجه رسیدند که گرافین می‌تواند دو برابر بهتر از کولار عمل کند. به عبارت دیگر در سرعتهای یکسان ۶۰۰ متر بر ثانیه گلوله، گرافین می‌تواند ۰.۹۲ مگا ژول بر کیلوگرم از انرژی پرتابه را جذب کند در حالی که فولاد قادر به جذب تنها ۰.۰۸ مگا ژول بر کیلوگرم است. در واقع گرافین چند‌لایه بیش از ۱۰ برابر بهتر از فولاد عمل می‌کند.
بنا به گفته پژوهشگران، قابلیت گرافین در پراکنده ساختن انرژی به دلیل درجه بالایی از سختی همراه با چگالی کم آن است که اجازه می‌دهد انرژی در داخل آن به سرعت جابجا شود و این باعث پراکنده شدن انرژی که با سرعت گلوله حرکت می‌کند خواهد شد.
این تحقیق نشان می‌دهد اگر بتوان گرافین را به مقدار کافی و با قیمت پایین تولید کرد، جلیقه ضد گلوله موثرتری می‌توان ساخت.
گرافین چند بعدی
گرافین دو بعدی ساختاری از یک شبکه لانه زنبوری کربنی است که به دلیل خواص فوق العاده‌ای که در هدایت الکتریکی و هدایت حرارتی، چگالی بالا و تحرک پذیری حامل‌های بار، هدایت نوری و خواص مکانیکی دارد به ماده‌ای پرکاربرد تبدیل شده است و به واسطه این خواص فوق العاده به عنوان کاندید بسیار مناسبی برای استفاده به جای سیلیکون در نسل بعدی قطعه‌های فوتونیکی و الکترونیکی و همینطور برای طراحی ترانزیستورهای بالستیک، ساطع کننده‌های میدان، عناصر مدار مجتمع، الکترودهای رسانای شفاف، و حسگرها است. همچنین، رسانندگی الکتریکی و گذردهی نوری بالای گرافین، استفاده از آن را در الکترودهای رسانای شفاف مورد استفاده در صفحه‌های لمسی و نمایشگرهای کریستال مایع و سلول‌های فوتوالکتریک و به علاوه دیودهای آلی ساطع کننده نور ممکن کرده است. لذا توجه کم سابقه‌ای در تحقیقات بنیادی و کاربردی را به خود جلب کرده است. بکار گیری بسیاری از این ویژگی‌ها منوط به داشتن تک لایه گرافینی پایدار بر روی زیر لایه مناسب با گاف انرژی قابل کنترل است. طول پیوند کربن ـ کربن در گرافین در حدود ۰.۱۴۲ نانومتر است و ازخود خواص شبه فلزی نشان می‌دهد.
ساختار زیر بنایی برای ساخت نانو ساختارهای کربنی، تک لایه گرافین است که اگر بر روی هم قرار بگیرند توده سه بعدی گرافیت را تشکیل می‌دهند که بر هم کنش بین این صفحات از نوع واندروالسی با فاصله بین صفحه‌ای ۰.۳۳۵ نانومتر می‌باشد. اگر تک لایه گرافیتی حول محوری لوله شود نانو لوله کربنی یک بعدی و اگر به صورت کروی پیچانده شود فلورین صفر بعدی را تشکل می‌دهد. لایه‌های گرافینی از ۵ تا ۱۰ لایه را به نام گرافین کم لایه و بین ۲۰ تا ۳۰ لایه را به نام گرافین چند لایه، گرافین ضخیم و یا نانو بلورهای نازک گرافیتی، می‌نامند. گرافین چند لایه یک ماده ناهمسان استثنایی است.
No tags for this post.
