کاربردهای گرافن در عصر دیجیتال (بخش دوم)
به گزارش کارگروه فناوری اطلاعات سایبربان؛ گرافن (Graphene)، ماده ای بسیار قدرتمند، نازک، رسانا و انعطاف پذیر است که از مدت ها قبل در محیط های آزمایشگاهی روی آن تحقیق می شود.
گرافن در دانشگاه منچستر کشف شد. این ماده را می توان یکی از معروف ترین مواد صنعت فناوری به حساب آورد که به تازگی از در حال ورود به جهان واقعی است. از این ماده هم اینک در ساخت تلفن ، ابزار پوشیدنی هوشمند، باتری ها، واقعیت مجازی، تجهیزات ورزشی، اَبَر خازن ها و خودروهای سوپر اسپرت استفاده می شود.
بیش از 60 سال است که دانشمندان سعی در مهار کردن قدرت گرافن و استفاده از آن دارند و روز به روز کاربرد آن در حال افزایش است.
در ادامه می توان تعدادی از کاربردهای گرافن در فناوری های مختلف را مطالعه کرد:
-
کتاب خوان الکترونیک
شرکت فناوری انگلیسی «فلکس‌اینیبل» (FlexEnable) در زمان برگزاری «کنگره جهانی موبایل 2017» (MWC 2017)، سیستمی پیکسلی مکانیکی بر پایه ی گرافن و تمام رنگی را به منظور به کارگیری در نمایشگرهایی با توان پایین و جوهر الکترونیکی معرفی کرد.
محصول یاد شده نوعی کتابخوان الکترونیکی است که در نمایشگر جوهر الکترونیکی آن به جای «brittle titanium oxide» از گرافن استفاده شده است. این موضوع باعث افزایش انعطاف پذیری وسایل مورد نظر می شود و احتمال آسیب دیدن آن را پایین می آورد.
-
خودرو
داشتن یک خودروی الکترونیکی در جهان امروز ایده آل به نظر می رسد؛ اما این وسایل نقلیه نیاز دارند برای رقابت با نمونه های بنزینی سرعت و شتاب بیشتری ارائه دهند. این موضوع با سبک تر کردن وزن آنها به واسطه ی پلاستیک، فیبر کربن یا گرافن امکان پذیر است.
شرکت خودروسازی «بریگز و استراتون» (Briggs & Stratton)، از مدتی قبل خودروی سوپر اسپرتی را به صورت محدود به فروش می رساند. در ساخت اجزای این وسیله ی نقلیه از گرافن استفاده شده است که وزنی سبک تر و قدرت بیشتری را نسبت به فیبر کربن ارائه می دهد.
یکی دیگر از روش های افزایش شتاب خودرو به کمک گرافن، استفاده از این ماده به عنوان خازن هایی با توان ذخیره سازی انرژی است؛ زیرا این ماده از قدرت رسانایی بالایی بهره می برد.
در هر دو حالت مصرف انرژی پایین آمده و بازدهی افزایش پیدا می کند.
-
بلیط های پوشیدنی
مدارهای چاپی و گرافن از پدیده های اصلی عصر حاضر به شمار می روند و به صورت روز افزون گسترش می یابند. هزینه ی کاغد دستبندها یا بلیط هایی که از جوهر گرافن برای چاپ روی آنها استفاده می شود، بسیار پایین بوده و در حد چند پنی است.
در یکی از نمونه های آزمایشی، نزدیک شدن «RFID» گرافنی به باجه باعث می شود تا از دستبد عکس گرفته شده، محتوای آن خواهند شود.
تاناسیس جورجیو (Thanasis Georgiou)، معاون مدیر امنیت بخش گرافن از موسسه علوم فتونی دانشگاه منچستر اشاره کرد: می توان در محیط های بسته ای مانند فرودگاه ها یا گذرگاه های زیر زمین برای نظارت روی مسافران و تأمین امنیت از دستاورد بالا بهره گرفت. در این شیوه تنها نیاز است ورود و خروج مردم از طریق بلیط آنها ردیابی شود.
به علاوه در خرده فروشی ها می توان از RFID گرافنی یاد شده بهره گرفت تا فروشندگان به صورت زمان واقعی از محل اجناس خود مطلع شوند.
-
دست روباتیک
از گرافن می توان در ساخت اجزای مصنوعی بدن، مانند دست روباتیک نیز استفاده کرد. موسسه ی «Istituto Italiano di Tecnologia» دستی روباتیک از جنس این ماده ایجاد کرده است. این دستاورد سیم کشی های پیچیده و اتصال آن به اعصاب دست را به منظور انتقال پیام های عصبی از بین می برد و آن را مستقیماً به این رشته ها متصل می کند. در نتیجه انتقال پیام ها به شکل سریع تری صورت می گیرد و هزینه ی تولید کاهش پیدا می کند. از طرفی انعطاف پذیری بیشتری را به کاربر ارائه داده و وزن کمتری دارد.
-
درمان نابینایی
گرافن ماده ای بسیار نرم است و به گوشت و اجزای بدن انسان آسیب وارد نمی کند. از این ماده می توان در ساخت پروتزهایی که برای درمان نابینایی به کار می روند استفاده کرد. این دستاورد به افراد که بینایی خود را از دست داد، اما عملکرد رشته ی عصبی چشمش تغییر نکرده است، کمک می کند دوباره ببینند.
پژوهشگران توضیح می دهند گرافن می تواند اشعه های نور را شناسایی کرده و به سیگنال های الکتریکی تبدیل کند. از طرفی قابلیت افزایش کیفیت تصویر ایجاد شده توسط مغز بیمار را نیز دارد.
-
افزایش سرعت شارژ باتری
تاکنون پژوهش های بسیاری روی سرعت شارژ باتری ها صورت گرفته است. شرکت «Zap & Go»، شارژری از جنس گرافن ایجاد کرده است که می تواند انرژی باتری را تنها در مدت 5 دقیقه به صورت کامل بازگرداند. نمونه های اولیه از باتری یاد شده، تنها ظرفیتی معادل 750 میلی آمپر دارد.
یکی از مراکز تحقیقاتی هوآوی نوعی باتری ایجاد کرده است که توانایی کار را در دمای 60 در درجه دارد. این دما 10 واحد بیشتر از نمونه های عادی است. در نتیجه نه تنها طول عمر آن افزایش پیدا کرده است، بلکه دو برابر بیشتر شارژ نگاه می دارد.
-
ابزار پوشیدنی
ابزارهای تناسب اندام متعددی تا این لحظه ایجاد شده و مورد استفاده قرار گرفته اند. این ابزارها در اشکال گوناگونی مانند دستبند و هدبند وجود داشته، وزن و اندازه ی بالایی دارند.
با کمک گرافن می توان ابزارهایی به شدت نازک (حتی نازک تر از برگه ای کاغذ) ایجاد کرد. در این حالت حسگرهای نوری و مدارها در این ماده ادغام می شوند. این وسیله با استفاده از نور کاربردی های متنوعی ارائه می دهد.
از فناوری های مذکور می توان به منظور اندازه گیری بهتر معیارهایی مانند فشار خون، دمای بدن، قند خون و میزان اکسیژن دریافتی بهره گرفت.
-
پیکسل های پوشیدنی از جنس گرافن
محققان شرکت «TU Delft and Spain's Graphenea»، با استفاده از معماری کوچک بالون شکل، شیوه ای جدید برای ساخت پیکسل های مکانیکی ایجاد کردند. هر پیکسل از دو اتم به ضخامت 13 میکرومتر ساخته شده است. این فناوری نور را منعکس نمی کند؛ اما در مقابل نور خورشید دیده می شود و قابلیت به کارگیری را در ساعت های هوشمند و کتاب های الکترونیکی دارد.
-
اسکنر
محققان با ترکیب «کوانتوم دات » (quantum dots) و گرافن حسگری ایجاد کرده اند که می تواند آلودگی های موجود در آب یا نوشیدنی های دیگر را تشخیص دهد.
آرین مرکوسی (Arben Merkoçi)، مدیر بخش «نانوبیوالکترونیک و حسگرهای بیولوژیکی» از «ICN2»، توضیح داد، نوری که از حسگر یاد شده انتشار می یابد، با توجه به نوع مواد داخل مایع تغییر رنگ می دهد. این حسگر از گرافن، کاغذ و تلفن هوشمند استفاده می کند.
-
اسکنر گرافنی برای تلفن های هوشمند
از گرافن می توان برای ایجاد حسگرهای تصویر بسیار نازک و فوق العاده حساس استفاده کرد که قابلیت شناسایی نور مادون قرمز را دارد. چنین حسگرهایی به منظور تشخیص مواد آلی و تفاوت بین آنها به کار گرفته می شوند. همچنین امکان بررسی مسمومیت مواد غذایی به کمک آن وجود دارد.
در آینده ی نزدیک هزینه ی تولید حسگر مورد بحث تا حدی کم می شود که بتوان آن را به صورت گسترده در تلفن های هوشمند به کار گرفت.
