ما هو الجرافين؟ مادة سحرية لا تصدق

في السنوات الأخيرة، تم إيلاء الكثير من الاهتمام للجرافين الفائق. ولكن ما هو الجرافين؟ حسنًا، تخيل مادة أقوى من الفولاذ بـ 200 مرة، ولكنها أخف من الورق بـ 1000 مرة.
في عام 2004، قام عالمان من جامعة مانشستر، أندريه جيم وكونستانتين نوفوسيلوف، "باللعب" بالجرافيت. نعم، نفس الشيء الذي تجده على طرف قلم الرصاص. لقد كان لديهم فضول بشأن المادة وأرادوا معرفة ما إذا كان من الممكن إزالتها في طبقة واحدة. لذلك وجدوا أداة غير عادية: الشريط اللاصق.
وأوضح هايم لبي بي سي: "تضع [الشريط] فوق الجرافيت أو الميكا ثم تقشر الطبقة العليا". رقائق الجرافيت تتطاير من الشريط. ثم قم بطي الشريط إلى نصفين وألصقه بالورقة العلوية، ثم افصلهما مرة أخرى. ثم تكرر هذه العملية 10 أو 20 مرة.
"في كل مرة تنقسم الرقائق إلى رقائق أرق وأرق. في النهاية، تبقى رقائق رقيقة جدًا على الحزام. أنت تذوب الشريط ويذوب كل شيء.
والمثير للدهشة أن طريقة الشريط عملت العجائب. أدت هذه التجربة المثيرة للاهتمام إلى اكتشاف رقائق الجرافين أحادية الطبقة.
وفي عام 2010، حصل هايم ونوفوسيلوف على جائزة نوبل في الفيزياء لاكتشافهما مادة الجرافين، وهي مادة مكونة من ذرات الكربون مرتبة في شبكة سداسية الشكل، تشبه سلك الدجاج.
أحد الأسباب الرئيسية لروعة الجرافين هو بنيته. تظهر طبقة واحدة من الجرافين البكر كطبقة من ذرات الكربون مرتبة في بنية شبكية سداسية. هذا الهيكل الذري على شكل قرص العسل يمنح الجرافين قوته المثيرة للإعجاب.
الجرافين هو أيضًا نجم كهربائي. وفي درجة حرارة الغرفة، فهو يوصل الكهرباء بشكل أفضل من أي مادة أخرى.
هل تتذكر ذرات الكربون التي ناقشناها؟ حسنًا، كل منهما لديه إلكترون إضافي يسمى إلكترون باي. يتحرك هذا الإلكترون بحرية، مما يسمح له بالتوصيل عبر طبقات متعددة من الجرافين بمقاومة قليلة.
اكتشفت الأبحاث الحديثة حول الجرافين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) شيئًا سحريًا تقريبًا: عندما تقوم بتدوير طبقتين من الجرافين قليلاً (1.1 درجة فقط) خارج المحاذاة، يصبح الجرافين موصلًا فائقًا.
وهذا يعني أنها تستطيع توصيل الكهرباء دون مقاومة أو حرارة، مما يفتح إمكانيات مثيرة للموصلية الفائقة في المستقبل في درجة حرارة الغرفة.
أحد أكثر تطبيقات الجرافين المتوقعة هو في البطاريات. بفضل موصليتها الفائقة، يمكننا إنتاج بطاريات الجرافين التي يتم شحنها بشكل أسرع وتدوم لفترة أطول من بطاريات الليثيوم أيون الحديثة.
وقد اتخذت بعض الشركات الكبرى مثل سامسونج وهواوي بالفعل هذا المسار، بهدف إدخال هذه التطورات في أدواتنا اليومية.
وقال أندريا فيراري، مدير مركز كامبريدج للجرافين والباحث في Graphene Flagship، وهي مبادرة تديرها شركة European Graphene: "بحلول عام 2024، نتوقع ظهور مجموعة من منتجات الجرافين في السوق". وتستثمر الشركة مليار يورو في مشاريع مشتركة. المشاريع. يعمل التحالف على تسريع تطوير تكنولوجيا الجرافين.
يقوم الشركاء البحثيون لشركة Flagship بالفعل بإنشاء بطاريات الجرافين التي توفر سعة أكبر بنسبة 20% وطاقة أكبر بنسبة 15% من أفضل البطاريات عالية الطاقة المتوفرة حاليًا. وقامت فرق أخرى بإنشاء خلايا شمسية تعتمد على الجرافين، وهي أكثر كفاءة بنسبة 20% في تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء.
في حين أن هناك بعض المنتجات المبكرة التي سخرت إمكانات الجرافين، مثل معدات الرأس الرياضية، فإن الأفضل لم يأت بعد. وكما أشار فيراري: «نحن نتحدث عن الجرافين، ولكن في الواقع نحن نتحدث عن عدد كبير من الخيارات التي تتم دراستها. الأمور تسير في الاتجاه الصحيح."
تم تحديث هذه المقالة باستخدام تقنية الذكاء الاصطناعي، وتم التحقق من صحتها وتحريرها بواسطة محرري HowStuffWorks.
استخدمت الشركة المصنعة للمعدات الرياضية Head هذه المادة المذهلة. يُزعم أن مضرب التنس Graphene XT الخاص بهم أخف بنسبة 20٪ عند نفس الوزن. هذه هي التكنولوجيا الثورية حقا!
`;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);var i=t.body_html .replaceAll('”pt','”pt'+t.id+”_”); إرجاع e+=`\n\t\t\t\t