آهن پويا - فروش و صادرات آهن آلات

کربن 

کربن به یکی از عناصر شیمیایی جدول مندلیف میگویند که دارای عدد اتمی 6 است و نماد شیمیایی آن C میباشد. کربن یک عنصر غیر فلزی و فراوان است که بیشتر در دو حالت گرافیت و الماس یافت میشود اما دارای دگرشکل های گوناگونی میباشد که یکی از این دگرشکل ها ، گرافن میباشد که در ادمه این مقاله به بررسی کامل گرافن خواهیم پرداخت.

گرافن چیست

گرافن به یکی از دگرشکل های کربن میگویند که از یک لایه اتم تشکیل شده است در واقع میتوان گفت که ضخامت آن یک لایه اتم میباشد. این ماده در واقع نازک ترین ماده شناخته شده برای بشریت محسوب میشود. گرافن در یک شبکه شش ضلعی منظم قرار گرفته است و ماده اولیه انواع مواد گرافیتی به حساب می آید. الکترون های موجود در گرافن دارای تحریک پذیری بسیار بالا و تحرک بسیار بالا میباشند و به همین دلیل گرافن در کاربردهای الکتریکی بسیار مورد استفاده قرار میگیرد.

تاریخچه کشف گرافن

سه دانشند در سال 1986 باتوجه به ساختار کریستالی کربن و ساختار شش ضلعی کربن، اولین گام ها را در خصوص کشف گرافن برداشتند. پس از گذشت چندین سال در سال 2004 فیزیکدانان دانشگاه منچستر با لایه برداری از یکی دیگر از دگرشکل های کربن یعنی گرافیت، توانستند لایه ای جدید به نام گرافن را کشف کنند.

ویژگی های گرافن

1.از استحکام بسیار بالایی برخوردار است به طوریکه استحکام آن چیزی حدود 200 برابر بیشتر از فولاد میباشد

2.رسانای گرمای خوبی است و به همین دلیل در وسایل الکتریکی مورد استفاده قرار میگیرد

3.انعطاف پذیری بالایی دارد

4.قادر به جذب نور حتی نورهای شدت بالا نیز میباشد

5.پتانسیل نامحدودی دارد و از همین رو در تمامی صنایع مورد استفاده قرار میگیرد

6.تحرک الکترون های آن بسیار زیاد است

7.گرافن دارای شفافیت بسیار زیادی میباشد

8.جز مواد دو بعدی به حساب می آید

9.بسیار نفوذناپذیر است

10.گرافن سبک ترین و نازک ترین ماده کشف شده و ثبت شده میباشد

کاربردهای گرافن

همانطور که ذکر کریدم، باتوجه به پتانسیل نامحدود گرافن، لذا از این ماده میتوان در صنایع گوناگونی به طور گشترده استفاده کنیم که مهمترین این کاربردها عبارتند از :

1.قابل استفاده در ساخت انواع ابرخازن ها

2.تولید انواع باتری

3.سخت انواع پلاستیک های سخت و مستحکم

4.استفاده در صفحه های لمس تلویزیون های LED

5.قابل استفاده در ساخت و تولید فیلترهای آب

6.ساختن انواع تراشه های رایانه ای

7.استفاده تحت عنوان ترانزیستور

8.گرافن در ساخت انواع تجهیزات ورزشی نیز دارای کاربرد فراوان میباشد

9.از گرافن بجای الیاف کربن در صنعت هوافضا استفاده میکنند

گرافن و ساخت پلاستیک های مستحکم

باتوجه به اینکه گرافن دارای شفافیت بالا و استحکام بسیار بالا است، لذا از این ماده با ارزش میتوان در ساخت و تولید انواع پلاستیک های مستحکم استفاده کرد. برای تولید پلاستیک با استفاده از گرافن، لازم است که کمی پلاستیک و یا لاستیک را با گرافن مخلوط کنیم و در نتیجه پلاستیک هایی با قابلیت کشسانی بالا ایجاد میگردد. پلاستیک های مستحکم ساخته شده از گرافن، فناناپذیرتر نسبت به پلاستیک های عادی میباشند یعنی دوام بیشتری را دارا میباشند.

اکسید گرافن چیست

اکسید گرافن یا گرافن اکساید یک ماده کریستالی و دو بعدی میباشد که ی ساختار شش ضلعی است. این ماده به صورت تک لایه ای است و بر روی تک لایه ی آن، اکسیژن قرار گرفته است. این اکسیژن سبب آن شده است که ساختار کلی گرافن به هم بریزد و همین بهم ریختگی ساختار آن موجب تغییر خواص گرافن میشود. 

از جمله خواص گرافن که باوجود اکسیژن دچار تغییر و تحول میشود میتوان به رسنایی حرارتی و الکتریکی آن اشاره کرد. اما از طرفی وجود اکسیژن در لایه گرافن سبب آن شده است که گرافن برهم کنش بهتری با سایر مواد داشته باشد و سازگاری گرافن با محیط زیست افزایش پیدا کند.

تفاوت های گرافن و گرافیت

همانطور که میدانیم گرافیت و گرافن هر دو از دگرشکل های اتم غیرفلزی کربن میباشند اما دارای تفاوت هایی بسیاری میباشند ک عبارتند از :

1.گرافیت دارای ساختاری کریستالی است و از چندین لایه کربن تشکیل شده است در حالیکه گرافن تنها دارای یک لایه کربن میباشد.

2.ساختار گرافیت ساختاری بسیار شکننده میباشد و از استحکام بالایی برخوردار نیست این در حالی است که گرافن جز یکی از مستحکم ترین ساختارها و مواد جهان به حساب می آید به طوری که استحکام آن از فولاد نیز بیشتر است.

3.گرافیت دارای 4 الکترون آزاد در اطراف خود است و به واسطه این 4 الکترون آزاد خود، به سایر گرافیت ها متصل میشود در واقع میتوان اظهار کرد که هر 4 الکترون گرافیت واکنش میدهند و پیوند کوالانسی برقرار میکنند اما در گرافن، تنها 3 الکترون از 4 الکترون آزادش پیوند برقرار میکنند و آن هم پیوند سیگما.