الورقي
مهندسون يكتشفون طريقة جديدة لصنع مادة الجرافين الثورية
وجد المهندسون طريقة جديدة لإنتاج "مادة الجرافين العجيبة" التي قد تسمح بالاستفادة القصوى من إمكاناتها.
عندما تم اكتشافها من خلال إنشاء طبقة واحدة من ذرات الكربون في عام 2004، أشاد العلماء بالمادة باعتبارها ثورة محتملة، حيث إنها موصلة للغاية وقوية جدًا، وقال الخبراء إنها يمكن أن تحول كل شيء من تخزين الطاقة إلى الأجهزة الطبية والإلكترونيات الشخصية.
ولكن هذه الإمكانات لم تتحقق بالكامل أبدًا، ويرجع ذلك جزئيًا إلى صعوبة تصنيعها بشكل نظيف وعلى نطاق واسع.
إحدى المشاكل هي أنه من الصعب تصنيعها بشكل نظيف وبدون شوائب. لكن الباحثين يقولون إن العملية الجديدة تسمح بتصنيع الجرافين بطريقة قابلة للاختزال ونظيفة.
لقد فعلوا ذلك من خلال التصرف بناءً على اكتشاف أن جودة الجرافين مرتبطة بالأكسجين، وإذا كان هناك حتى جزء صغير من الأكسجين حوله، فإنه يؤثر بشكل كبير على معدل نمو الجرافين ويعني أنه قد لا يكون من الممكن استخدامه.
تعليق على الدراسة
قال المؤلف الرئيسي جيمس هون من جامعة كولومبيا: "نظهر أن إزالة كل الأكسجين تقريبًا من عملية النمو هو المفتاح لتحقيق تخليق الجرافين بالبخار الكيميائي القابل للتكرار وعالي الجودة". "هذا معلم نحو الإنتاج واسع النطاق للجرافين".
تقليديًا، صنع المهندسون الجرافين بطريقتين، الأولى تستخدم شريطًا لتقشير طبقات من قطعة من الجرافيت حتى تصبح رقيقة بما يكفي لاستخدامها كجرافين - مما ينتج عينات نظيفة، ولكن على نطاق صغير يجعل من المستحيل استخدامها صناعيًا.
الطريقة الأخرى تسمح بإنتاج أكبر بكثير وتعرف باسم نمو الترسيب الكيميائي للبخار. إنها تنطوي على تمرير غاز يحتوي على الكربون مثل الميثان فوق سطح نحاسي في درجات حرارة عالية بشكل لا يصدق، مما يؤدي إلى تفكك الميثان وإجبار ذرات الكربون على إعادة ترتيبها في طبقة من الجرافين.
وهذا يسمح بتكوينها بحجم أمتار. ولكنها عانت أيضًا من مشاكل تتعلق بكونها جديرة بالثقة في جودتها، حيث وجد الباحثون بالفعل أن أي أكسجين في هذه العملية من شأنه أن يبطئها أو حتى يحفر الجرافين. ومنذ ذلك الحين، يحاول المهندسون بناء أنظمة جديدة يمكنها التحكم في الأكسجين ومنعه من تقويض العملية.
ويقول العلماء الآن إنهم قاموا بتحسين هذه العملية بشكل كبير، مما يسمح للجرافين بالنمو بشكل أسرع وموثوق. لقد وجدوا أن الجرافين المنتج أظهر أيضًا جميع السلوكيات الضرورية التي قد تسمح باستخدامه على نطاق واسع.
