فناوری جدید: چیزی که از اجلاس گرافن آمریکا فرا گرفتم

چیزی که از اجلاس گرافن آمریکا فرا گرفتم

Carlton Doty, VP, Emerging Technology Research  Jun 5 2019

گرافن در نهایت روی همه ی ما چه آن را بشناسیم یا نه تاثیر خواهد گذاشت. در این مورد در ادامه توضیح خواهم داد ولی ابتدا بیایید یک گام به عقب برگردیم. گرافن چیست؟ به طور ساده، لایه‌ای از کربن به ضخامت یک اتم است که توسط روش‌های مختلف جهت جداسازی لایه‌ها ماده گرافیت تهیه می‌شود. این ماده فقط بصورت مفهوم تئوری تا سال 2004 وجود داشته، زمانی که دو دانشمند از دانشگاه منچستر اولین افرادی بودند که این لایه‌ها را جدا کردند. از آن زمان، رویکرد جدید صنعتی در مقطع ساخت و تولید، انرژی، هوافضا، حمل و نقل، الکترونیک و… ظهور کرده است.

سال گذشته فورستر فناوری نانو را بعنوان یکی از 12 تکنولوژی برتر در حال ظهور معرفی کرده است. همانطور که معلوم است، تعداد زیادی از مدیران کسب و کار نیز در حال نظارت این فناوری هستند. بر اساس گزارش اخیر آنالیز فورستر از مدیران کسب و کار (رئیس-پایه یا بالاتر)، 66% از مخاطبان بر این باورند که فناوری نانو برای کسب کارشان در آینده بسیار مهم است. این عدد حتی به 73% در مورد مخاطبان عرصه تولیدات صنعتی نیز می‌رسد.

وارد مبحث گرافن شویم. این ماده شاید فقط یک شکل از فناوری نانو باشد، اما عملا نوید بی پایان به عنوان یک ماده را نشان می دهد. من اخیراً بعنوان مهمان انجمن گرافن آمریکا (NGA) در جلسه‌ی گرافن آمریکا در واشنگتن دی سی شرکت کردم. چیزی که در این جلسه جذاب دیدم گستردگی وسیعی از کاربرد در صنایع و فناوری بود. برای کمک به توضیح این منظور، به تعدادی از خصوصیات ماده‌ای که شگفت انگیز خوانده می‌شود اشاره می‌شود:

• 200 برابر مستحکم تر از فولاد
• بهترین هدایت الکتریکی نسبت به مواد شناخته شده
• بالاترین نقطه جوش نسبت به مواد شناخته شده
• بهترین هدایت گرمایی نیسبت به مواد شناخته شده
• انعطاف‌ پذیر،شفاف، و بسیار پایدار
• 100،000 برابرنازک‌تر از موی انسان

این خصوصیات باید افکار شما را به سمت امکانات بی‌شمار سوق دهد. این امکانات زمینه‌ساز  بسیاری از اختراعات در صنایع نوپاست. برای مثال، براساس مجله‌ی نیکسن از سال 2004 تا 2017، بیشتر از 53،000 اختراع مربوط به زمینه گرافن بوده که نصف این اختراعات متعلق به سه سال اخیر است. این سرعت نشان می‌دهد که ما در نقطه‌ی عطف میزان نوآوری قرار داریم و تعداد استات‌آپ‌های نوپا در حال افزایش است. با همه‌ی این فعالیت‌ها، برای من هیچ تعجبی نداشت که NGA توانست با دفتر سناتور راجر ویکر (R.-Miss.)، رئیس کمیته بازرگانی سنا، که در ماه گذشته در جلسه حضور داشت وارد تعامل و مشارکت شود.

پتانسیل تجاری این مواد متناوب است. با خصوصیاتی نظیر آنچه در بالا ذکر شد، گرافن بعنوان فولاد، سیلیکون و یا پلاستیک در نظر گرفته می‌شود. در اینجا تعدادی مثال از موارد استفاده گرافن در برندهای جهانی دیده شده در جلسه عنوان می‌شود:

• فورد از نانو لوله‌های گرافن در موستانگ‌ها و کامیون‌های F-150 استفاده می‌کند تا کاهش نویز و قدرت تحمل گرما از فوم‌های پلی‌اورتان را در محفظه موتور بهبود بخشد، لذا به نظر می‌رسید مزایای کربن در وسایل نقلیه ما فراتر از زیبایی گرایی بسته‌های اصلاح شده فیبر کربن است.
• اوکلی “پیراهن هوایی” از گرافن برای تخلیه‌ی گرما استفاده می‌کند و این امر نه تنها برای لباس ورزشی بلکه برای لباس‌های آتش‌نشانی امیدوارکننده است. با این حال، 300 دلار برای یک لباس دوچرخه سوار برای اکثر مصرف‌کنندگان کمی بیشتر از دسترس است، بنابراین تولید عمده‌ی آن هنوز برای اوکلی مطرح و قابل دسترس نیست.
• کالاوی از گرافن در توپ‌های گلف برای بهبود نسبت فشرده‌سازی به مقاومت استفاده کرده است. بنابراین برای همه‌ی ما هکرهای آخرهفته (از نوع گلف و نه کامپیوتر) که فاصله‌ی دورتری از گوه‌ی توپ مد نظر است، نیاز به توپ‌های گلف گرافنی داریم.

کاربردهای زیاد دیگری در حوزه‌ی مهندسی عمران، ابزارهای الکترونیکی، تصفیه آب و حتی حسگر تشخیصی مواد منفجره وجود دارد. اما چیزی که طی مرور زمان بعد از رویداد گرافن روشن شد: ما حتی شروع به پوسته‌ی سطح آنچه که در حوزه‌ی کاربردهای گرافن ممکن است، خراشی ایجاد نکرده‌ایم. زمانی که نوآوری‌ها در عرصه فناوری و صنعتی همسو شدند و فرایندهای تولید گرافن برای رویکردهای صنعتی ادامه پیدا کردند، ما شروع به کاوش این مواد شگفت انگیز در همه جای زندگی خود خواهیم کرد. هر کارخانه‌ای که یک محصول فیزیکی تولید میکند باید حوزه گرافن را از نزدیک دنبال کند.