گرافن ، آلوتروپ کربن دو بعدی مشهور و مشهور و در حال حاضر مشهور ، به همان اندازه هر ماده کشف شده روی کره زمین بسیار متنوع است. خواص شگفت انگیز آن به عنوان سبک ترین و قوی ترین ماده ، در مقایسه با توانایی انجام گرما و برق بهتر از هر چیز دیگر ، بدان معنی است که می توان آن را در تعداد زیادی از برنامه ها ادغام کرد. در ابتدا این بدان معناست که گرافن برای بهبود کارایی و راندمان مواد و مواد فعلی استفاده می شود ، اما در آینده در رابطه با سایر کریستال های دو بعدی (2D) نیز ایجاد می شود تا برخی ترکیبات حتی شگفت انگیز را نیز ایجاد کند. طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی برای درک کاربردهای احتمالی گرافن ، ابتدا باید در مورد خصوصیات اساسی مواد فهمید.
اولین بار گرافن مصنوعی تولید شد. دانشمندان به معنای واقعی کلمه یک قطعه گرافیت را گرفتند و آن را با لایه جدا کردند تا تنها 1 لایه واحد باقی بماند. این فرایند به عنوان لایه برداری مکانیکی شناخته می شود. این تک لایه حاصل از گرافیت (که به عنوان گرافن شناخته می شود) تنها 1 اتم ضخامت دارد و بنابراین نازکترین ماده ممکن است بدون باز شدن ناپایدار در هنگام باز بودن عناصر (دما ، هوا و غیره) ایجاد شود. از آنجا که گرافن تنها 1 اتم ضخامت دارد ، می توان مواد دیگری را با درهم آمیختن لایه های گرافن با ترکیبات دیگر ایجاد کرد (برای مثال ، یک لایه گرافن ، یک لایه از ترکیب دیگر و به دنبال آن یک لایه دیگر گرافن و غیره) ، به طور موثر با استفاده از گرافن به عنوان داربست اتمی که از مواد دیگر آن مهندسی می شود. این ترکیبات تازه ایجاد شده می توانند مانند مواد گرافنی مواد فوق العاده ای نیز باشند اما با کاربردهای بالقوه ای حتی بیشتر.
برای مطالعه بیشتر درباره نانو صفحات گرافن به https://bismoot.com/blog/%d9%86%d8%a7%d9%86%d9%88-%d8%b5%d9%81%d8%ad%d8%a7%d8%aa-%da%af%d8%b1%d8%a7%d9%81%d9%86/ مراجعه کنید
مواد 2D
پس از توسعه گرافن و کشف خصوصیات استثنایی ، جای تعجب ندارد که علاقه به سایر کریستال های دو بعدی به میزان قابل توجهی افزایش یابد. این بلورهای 2D دیگر (مانند Boron Nitride ، Niobium Diselenide و Tantalum (IV) سولفید) ، می توانند در ترکیب با سایر بلورهای 2D برای تعداد تقریباً نامحدودی از برنامه ها مورد استفاده قرار گیرند. بنابراین ، به عنوان نمونه ، اگر از ترکیب منیزیم دی بیورید (MgB2) استفاده کنید که به عنوان یک ابررسانا نسبتاً کارآمد شناخته می شود ، سپس لایه های اتمی بور و منیزیم متناوب آن را با لایه های جداگانه گرافن تقسیم می کنید ، بازده آن را به عنوان یک ابررسانا بهبود می بخشد. یا مثالی دیگر در مورد ترکیب مواد معدنی مولیبدنیت (MoS2) ، که می تواند به عنوان نیمه هادی مورد استفاده قرار گیرد ، با لایه های گرافن (گرافن هادی فوق العاده الکتریسیته) هنگام ایجاد حافظه فلش NAND ، برای ایجاد حافظه فلش می باشد. بسیار کوچکتر و انعطاف پذیرتر از فناوری فعلی ، (همانطور که توسط تیمی از محققان در اکول پلی تکنیک Fédérale de Lausanne (EPFL) در سوئیس ثابت شده است).
تنها مشکل گرافن این است که گرافن با کیفیت بالا هادی عالی است که شکاف باند ندارد (نمی توان آن را خاموش کرد). بنابراین برای استفاده از گرافن در ساخت دستگاههای نانو الکترونیکی آینده ، باید یک شکاف باند در آن مهندسی شود که به نوبه خود باعث کاهش تحرک الکترون آن به میزان هایی می شود که در حال حاضر در فیلم های سیلیکون تند دیده می شود. این در واقع به این معنی است که تحقیقات و توسعه در آینده باید انجام شود تا گرافن جایگزین سیلیکون در سیستم های الکتریکی در آینده شود. با این حال ، اخیراً چند تیم تحقیقاتی نشان داده اند که نه تنها این امکان پذیر نیست ، بلکه ممکن است و ما ماه ها را نگاه می کنیم نه سال ها ، تا این که حداقل در یک سطح اساسی حاصل شود. برخی می گویند که باید از این نوع مطالعات اجتناب کرد ، گرچه شبیه تغییر گرافن به چیزی است که نیست.
در هر صورت ، این دو مثال فقط نوک کوه یخ تنها در یک زمینه تحقیق است ، در حالی که گرافن ماده ای است که می توان در رشته های متعددی از جمله ، اما محدود به این موارد: مهندسی زیستی ، مواد کامپوزیت ، فناوری انرژی و فناوری نانو استفاده نکرد.
برنامه های کاربردی
مهندسی بیولوژیک
مهندسی زیستی مطمئناً زمینه ای خواهد بود که در آن گرافن به عنوان یک بخش اساسی در آینده تبدیل می شود. اگرچه برخی از موانع قبل از استفاده باید برطرف شوند. برآوردهای کنونی نشان می دهد که تا سال 2030 نخواهد بود ، هنگامی که خواهیم دید که گرافن به طور گسترده ای در کاربردهای بیولوژیکی مورد استفاده قرار می گیرد ، زیرا هنوز هم باید ناسازگاری زیست سازگاری آن را درک کنیم (و باید آزمایشات ایمنی ، بالینی و نظارتی متعددی را پشت سر بگذاریم که به سادگی انجام می شود). مدت خیلی زیادی). با این حال ، خواصی که آن را نشان می دهد می تواند انقلابی در این منطقه از چند طریق ایجاد کند. با فراهم آوردن گرافن با مساحت بزرگ ، هدایت الکتریکی بالا ، نازک بودن و استحکام ، می تواند با توانایی نظارت بر مواردی مانند سطح گلوکز ، سطح هموگلوبین ، کلسترول و حتی کاندیدای مناسبی برای توسعه دستگاههای حسی بیوالکتریک سریع و کارآمد باشد. توالی DNA سرانجام حتی ممکن است گرافن مهندسی شده ای "سمی" ببینیم که بتواند از آن به عنوان یک آنتی بیوتیک یا حتی ضد سرطان استفاده شود رفتار. همچنین به دلیل آرایش مولکولی و زیست سازگاری بالقوه ، می توان از آن در فرآیند بازسازی بافت استفاده کرد.
منبع : https://www.graphenea.com/pages/graphene-uses-applications#.XvzDOZgzbIU