علم

مادة العجائب الثورية: الجرافين

مادة العجائب الثورية: الجرافين

[مصدر الصورة: AlexanderAlUS ،، ويكيبيديا]

كثير من الناس على دراية بالسيليكون ، ولكن يبدو أن مادة جديدة عجيبة تسمى الجرافين يمكن أن تحل محلها في جميع أنواع الصناعات المختلفة. الجرافين مادة بسمك ذرة واحدة توصل الكهرباء أفضل من الفضة ، وتوصل الحرارة أفضل من الماس ، وهي أقوى من الفولاذ. يمكن للإلكترونات أن تنتقل عبر الجرافين بسرعة الضوء تقريبًا 250 مرة أسرع مما ينتقلون عبر السيليكون. ترجع قوتها إلى الترتيب السداسي المعبأ بإحكام لذرات الكربون. الجرافين هو الشكل الوحيد من الكربون الذي تتوفر فيه كل ذرة للتفاعل الكيميائي من جانبين.

لفهم ماهية الجرافين ، شاهد فيديو SciShow هذا.

يمكن أن يحدث الجرافين ثورة في هذه المجالات: الحوسبة فائقة السرعة ، والألواح الشمسية ، والأجهزة القابلة للارتداء الخفيفة بشكل لا يصدق ، والهواتف المرنة ، والدوائر ، والترانزستورات ، ويمكن أن يؤدي إلى بطاريات ذات سعة أكبر من حزم الطاقة الحالية. قد يعني هذا أن الهواتف الذكية لن تحتاج إلى الشحن إلا مرة واحدة في الأسبوع بدلاً من الشحن اليومي. يمكن طلاء المنازل والمباني والسيارات والملابس بالخلايا الشمسية الكهروضوئية المغلفة بالجرافين للدخول في عصر جديد من الطاقة المتجددة. يمكن أن تصبح الشاشات والهواتف مرنة ورقيقة للغاية. يمكن أن تصبح أجهزة الكمبيوتر سريعة للغاية بالنسبة لنا لمواكبة. فكر فيما يمكن أن يحدث مع تقاطع الذكاء الاصطناعي المتقدم والحوسبة السريعة بشكل يبعث على السخرية. إن حجم الأشياء والصناعات التي يمكن أن تحدث ثورة فيها مذهل ويمكن حتى أن تصبح لاعباً أساسياً في إنترنت الأشياء. توقع العديد من المستقبليين أنه سيتم استبدال الهواتف الذكية الزجاجية اليوم بشاشات مرنة غدًا.

راجع أيضًا: يمكن لروبوتات الجرافين النانوية تنظيف الملوثات من المحيط

إليك ما يمكن أن تبدو عليه الهواتف في مستقبل عالم يهيمن عليه الجرافين:

إذن ، لماذا لم يتم تحويل الجرافين إلى المنتجات المتاحة تجاريًا حتى الآن؟ هناك فرق كبير بين اكتشاف مادة محتملة وتكنولوجيا قابلة للتطبيق. يوجد الآن مشكلتان رئيسيتان في الجرافين: الإنتاج الضخم وفجوة النطاق. من الصعب تصنيع الجرافين في صورة نقية على مساحة كبيرة. هناك عدد من الطرق المختلفة التي يتم اختبارها حاليًا. كما تميل حواف الجرافين إلى الاهتراء مما يسبب هشاشة. بالإضافة إلى عدم سهولة تصنيعه ، هناك نقص في الجرافين الطبيعي الخالي من العيوب في الأرض. كما أن الجرافين غالي الثمن في شكله الطبيعي.

وفيما يتعلق بفجوة النطاق ، يشرح الدكتور كيفين كوران ،

"من الصعب حاليًا إيقاف تشغيل ترانزستورات الجرافين ، ويمكن أن يكون ذلك بمثابة مانع للعبة لأنه في الإلكترونيات الرقمية تحتاج إلى حالة خارج الحالة لمنع تدفق التيار ، وعدم التبديد عندما يكون الترانزستور في حالة إيقاف. هذا هو المعروفة باسم مشكلة "فجوة الحزمة". ~ تكرادار

لذلك ، لكي يحل الجرافين محل السيليكون تمامًا ، يجب حل حالة التشغيل والإيقاف. يجب أيضًا حل مشاكل الإنتاج الضخم. قد يستغرق ذلك سنوات عديدة وقد لا يكون من الممكن القيام به. لكن هذا لا يمنع الطابور الطويل من الشركات التي تعتمد على نجاح الجرافين من الانتظار. بعض الشركات المشاركة في تخصيص الموارد لتطوير الجرافين هي: FlexEnable و Nokia و Airbus و Philips و Alcatel Lucent و BASF و Ericsson و BAE. هذه مجرد قائمة جزئية للغاية.

مقال بقلم ليا ستيفنس. هي كاتبة وفنانة ومجربة. يمكنك متابعتها على Twitter أو Medium.

بقلم ليا ستيفنس

شاهد الفيديو: فستان من مادة الغرافين يعرض في مانتشيستر (شهر اكتوبر 2020).