کاربردهای گرافن در عصر دیجیتال (بخش اول)

هم اینک لباس های رایج شده اند که از رسیدن اشعه ی فرابنفش خورشید و آسیب های آن به بدن جلوگیری می کنند؛ اما چه اتفاقی رخ می دهد اگر پوشش فرد، زمانی را که وی به اندازه ی کافی در مقابل تابش قرار گرفته است را به وی اطلاع دهد؟ دانشمندان به همین منظور حسگری بسیار نازک و انعطاف پذیر ایجاد کردند.

فرانک کوپر (Frank Koppens)، موسسه علوم فتونی اسپانیا (ICFO) گفت:

حسگر یاد شده را می توان روی پوست یا داخل لباس کار گذاشت. این دستاورد میزان اشعه را اندازه گیری کرده و زمانی که فرد باید از مقابل نور کنار برود، زنگ تلفن هوشمند وی را به صدا در می آورد.

حسگر مذکور در فرآیند کوچک سازی قرار داشته و نمونه ی نهایی آن علاوه بر کوچک تر بودن کاملاً شفاف نیز است.

2. کفی کفش هوشمند برای ورزشکاران:

از گرافن در ساخت پاپوش های هوشمند نیز استفاده می شود. جوراب ها و کفی های کفشی که در زمان واقعی به فشار حساس هستند، محصول تازه ای به شمار نمی آیند؛ اما بیشتر آنها تنها از تعداد کمی حسگر بهره می برند.

به تازگی کفی کفشی از جنس گرافن ایجاد شده است که بیش از 100 نقطه ی حساس به فشار داشته و محل دقیق آن را با دقت میلی گرمی اندازه گیری می کند. به نظر می رسد از این وسیله برای مطالعه روی نحوه ی حرکت ورزشکاران، بهبود عملکرد و نظارت روی سلامتی ورزشکاران استفاده خواهد شد.

یارجان عبدل صمد (Yarjan Abdul Samad) از مرکز گرافن دانشگاه کمبریج گفت:

من می توان فشار دقیق وارد شده از هر نقطه ی پا را محاسبه کرده و نقشه ای از فشار موجود روی کفش را در تلفن هوشمند مشاهده کنم.

3. کفش گرافنی:

گرافن ماده ای عالی برای انتقال گرما به حساب می آید؛ بنابراین چرا نباید آن را در مکان های بسیار گرم و بد بو قرار داد؟ موسسه های «Istituto Italiano di Tecnologia»، «BeDimensional» و «Tuscan shoemaker Fadel» نمونه ی اولیه ی نوعی کفش ایجاد کرده اند که از گرافن در ساخت آن استفاده شده است.

محصول مذکور 50 درصد گرمای کمتری را تولید می کند و این در حالی است که تنها 1 درصد جنس آن گرافن است. این موضوع نشان می دهد از این ماده می توان برای ساخت سخت افزارهای خنک تر و سبک تر نیز استفاده کند.

4. سلول های خورشیدی:

گرافن باعث می شود بتوان انرژی خورشید را به شکل مؤثرتری دریافت کرد. موسسه ی Istituto Italiano di Tecnologia با استفاده از این ماده سلول های خورشیدی عظیمی را از پروسکات (perovskite) ایجاد کرد.

یکی از پژوهشگران موسسه ی بالا گفت:

گرافن را می توان به منظور افزایش کارایی و ثبات سلول های خورشیدی به کار گرفت.

5. رابط های ذهن و رایانه:

انعطاف پذیری گرافن، آن را تبدیل به ماده ای مناسب برای ایجاد ایمپلنت های مغزی می کند که توانایی خواندن سیگنال ها ذهنی یا تحریک آن را دارند.

جز گریدو (Jose A Garrido)، پژوهشگر «موسسه تحقیق و مطالعه پیشرفته کاتالان» (ICN2) گفت:

گرافن امکان ساخت نسل جدیدی از ایمپنلت های عصب مصنوعی را امکان پذیر می کند. این حسگر سیگنال های الکتریکی با کیفیت بالا را حفظ خواهد کرد و نیاز به سیم کشی ها را کاهش می دهد.

از فناوری مذکور می توان برای مطالعه روی افرادی که به علت آسیب های مغزی دچار ناتوانی گفتاری شده اند، مطالعه کرد. از طرفی امکان بهبود سریع تر وضعیت بیمار را فراهم می کند.

6.    خنک کننده 5G

هر چه میزان داده های ارسال و دریافتی از آنتن ابزارهای قابل حمل افزایش پیدا می کند، گرمای بیشتری نیز تولید می گردد. در نتیجه صنعت مخابرات به منظور انتقال حجم عظیم داده ها در بستر 5 جی به خنک کننده های قوی تری نیاز دارد.

لارس لاندگرن (Lars Lundgren) از شرکت «APR Technologies AB» گفت:

ما با استفاده از گرافن، کمپرسوری ایجاد کردیم که اندازه ی آن یک دهم نمونه های ساخته شده با مواد دیگر است.

دستاورد بالا هیچ گونه لایه متحرکی نداشته و عملکرد سیگنال های 5 جی را تا دمای 150- درجه پایدار نگاه می دارد. نوکیا و اریکسون هم اینک به منظور توسعه ای این فناوری با شرکت یاد شده همکاری می کنند.

7. حسگر تشخیص عفونت

تشخیص بیماری های واگیردار خطرناک در کوتاه ترین زمان به خصوص در شهرهای بزرگ و پر رفت و آمد از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است؛ اما انجام آزمایش خون به چند روز زمان نیاز دارد.

موسسه سلطنتی فناوری سوئو (KTH Royal Institute of Technology) نوعی ابزار بسیار کوچک ساخته است که جفت مولکولی موجود در طیف فرکانسی مادون قرمز شناسایی می کند. این جفت مولکولی را می توان نوعی اثرانگشت برای تشخیص بیماری ها در نظر گرفت.

اقدام بالا که در گذشته در محیط های آزمایشگاهی انجام می شد، به لطف گرافن به ابزاری قابل حمل و کم هزینه تبدیل شده است؛ زیرا از نحوه ی تولید مشابهی با تراشه های سیلیکونی به کار رفته در تلفن های هوشمند استفاده می کند. این حسگر در داخل تلفن ها کار گذاشته شده و در کمتر از 10 دقیقه وضعیت سلامتی وی را تعیین می کند.

8. هدفون گرافنی

دانشمندان سراسر جهان روی کاربردهای گرافن تحقیق می کنند؛ اما کشور چین تاکنون بیشترین پتنت ها را در این زمینه به ثبت رسانده است؛ بنابراین جای تعجب نیست که شرکت های الکترونیکی این کشور از اولین ارائه دهندگان محصولات ساخته شده با این ماده به حساب آیند. برای نمونه می توان به هدفون «Mi Pro HD» شیائومی اشاره کرد که کیفیت صدای بهتری را ارائه می دهد.

9. هواپیمای گرافنی

در صنایع هوایی، وزن مهم ترین عامل به حساب می آید؛ زیرا هر چه وزن بالاتر می رود، مصرف سوخت نیز افزایش خواهد یابد.

بیشتر شرکت های هواپیمایی حجم عظیمی از سوخت را به کار می گیرند تا بتوانند نیروی مورد نیاز برای جابه جایی وزن زیاد هواپیما، مسافران، وسایل همراه آنها و حتی خود آن را تأمین کنند.

راچارد برانسون (Richard Branson)، کارآفرین انگلیسی معتقد است در طول 10 سال آینده همه ی هواپیماها از گرافن های بسیار سبک ایجادم می شوند. این ماده بسیار سبک تر و مقاومت تر از کامپزیت های فیبر کربن مورد استفاده است.
شرکت ایرباس هم اکنون یکی از اعضای گروه تحقیقاتی پیشرو در حوزه ی گرافن به حساب می آید.

10. محافظ تلفن هوشمندی از جنس گرافن

یکی از مسائل اصلی تلفن های هوشمند مصرف باتری بالای آنها است. هم اینک کاورهای محافظی که به عنوان باتری خارجی نیز عمل می کنند برای افزایش مدت نگهداری شارژ ایجاد شده اند؛ اما این محصولات نیز به علت مواردی مانند تولید گرمای زیاد به علت پردازش های سنگین، از مشکل خالی شدن سریع رنج می برند.

پوشش محافظی به نام «نانوکیس» (NanoCase) مدتی پیش برای محصولات اپل عرضه شد که گرمای داخل تلفن هوشمند آن را به سرعت دفع می کرد. یکی از اجزای سازنده ی نانوکیس از گرافن است. سازندگان آن ادعا می کنند، به این دستاورد عمر باتری تا 20 درصد افزایش پیدا می کند. با وجود این شاید بازی خوارها بهترین مصرف کنندگان محصول یاد شده هستند؛ زیرا ابزارها آنها گرمای زیادی تولید می کند.