هل سنتمكن أخيراً من إنتاج الغرافين بكميات كبيرة ؟ ( فيديو )

يعد #الغرافين المادة المعجزة المستقبلية ثنائية الأبعاد، وله عديد من التطبيقات المدهشة ، وهو باختصار طبقة بسماكة ذرة واحدة من الغرافيت، ويصنع من عنصر الكربون ، وتُعزى خصائص الغرافين الفريدة إلى ترتيب ذرات الكربون ضمنه فهي تتراصف ضمن نمط متراص سداسي الشكل، يسمى حلقة البنزن.

وكان يُعتقد سابقاً أن إنتاج الغرافين مكلف للغاية ، إلا أن فيزيائيين من جامعة كانساس الحكومية اكتشفوا طريقة لتصنيع الغرافين بكميات كبيرة وتكلفة قليلة، بالاعتماد على ثلاث خطوات سهلة وثلاث مواد بسيطة هي: غاز الهيدروكربون، والأوكسجين، وشمعة إشعال (كالتي نستخدمها في محركات السيارات).

وطبّق المخترع الرئيس كريس سورينسين الطريقة، وسجل براءة اختراع لها، وتعتمد على تفجير محصور لمواد تتضمن الكربون ، إذ يضخ الأوكسجين وغاز الأستيلين أو الإيثيلين في حجرة، وتفجّر المحتويات بشمعة الإشعال ، ليتكون الغرافين بنتيجة التفجير ، و تمتاز هذه العملية بالبساطة، وانخفاض التكلفة، وإمكانية توسيعها للأغراض الصناعية.

يقول سورينسين بحسب ما اوردت شبكة مرصد المستقبل : “اكتشفنا طريقة ناجحة لتصنيع الغرافين، تمتاز بإيجابيات جمّة، مثل الجدوى الاقتصادية، وإمكانية التصنيع على نطاق واسع، وعدم استخدام مواد كيميائية خطيرة. ومن أفضل هذه الخصائص، أن الطاقة المطلوبة لتصنيع غرام واحد من الغرافين بطريقتنا أقل من تلك التي تتطلّبها الطرائق الأخرى بكثير، لأنها لا تحتاج فعلياً إلا إلى شرارة واحدة”.

إضافة إلى هذا، تنتج طريقة سورينسين الغرافين بالجملة ، ويقول الباحث أرجون نيبال: “الرائع في تجربتنا هي قدرتنا على إنتاج الغرافين بكميات تقدّر بالغرامات بدلاً من الميلي غرام” ، واكتشفت هذه الطريقة بالصدفة عندما ظهر الغرافين كناتج ثانوي أثناء عمل الفريق على هلامات رذاذ سخام الكربون.

مثلما قلنا تنشأ الميزات العجيبة للغرافين من ترتيب ذرات الكربون فيه ، فهو يتمتع بمرونة فائقة، ويفوق الألماس قساوة في الوقت ذاته ، فضلاً عن أنه ناقل فائق، يمرر التيار الكهربائي أفضل من أي مادة معروفة أخرى ، ويتمتع بناقلية ممتازة للحرارة، بقيمة أفضل من النحاس بعشر مرات تقريباً ، إضافة إلى هذا، أظهر الغرافين توافقية حيوية عالية وقدرة على امتصاص 2.3% من الضوء الأبيض ، وفوق كل هذا، فهو عالي التحمل إلى درجة مذهلة.

رشحته هذه الخواص، ليكون محور أبحاث متعددة حاولت استكشاف التطبيقات المحتملة لهذه المادة. وتتنوع تلك التطبيقات من الإلكترونيات إلى الأجهزة الاستهلاكية، وصولاً إلى الطب والأجهزة الميكانيكية الحيوية ، ومن تطبيقات الإلكترونية المنتشرة، ملصق الجرافين الذي يطيل عمر بطارية الهاتف الذكي. ونجد أيضاً القماش المصنوع من الغرافين الذي يمثل مستقبل التقنيات القابلة للارتداء. والشاشات القابلة للانحناء.

تعد التطبيقات الطبية للغرافين رائعة أيضاً، فعند جمعه مع المعجون السيليكوني المستخدم في اللعب، يستخدم لمراقبة القلب. وهو يتمتع بتوافقية حيوية مع الجسم البشري جعلته مادة آمنة  لتصنيع الأقطاب الدماغية ، أما البوليمير المرن (الإيلاستومير) المصنوع من الغرافين فسيحدث ثورة في الروبوتات والأطراف الاصطناعية.

تطول قائمة استخدامات هذه المادة العجيبة ، وبهذه الطريقة ذات الجدوى الاقتصادية لإنتاج الغرافين، ستصبح تلك الاستخدامات متاحة للجميع قريباً.