کاربردهای گرافن در عصر دیجیتال (بخش پایانی)
به گزارش کارگروه فناوری اطلاعات سایبربان؛ گرافن (Graphene)، ماده ای بسیار قدرتمند، نازک، رسانا و انعطاف پذیر است که از مدت ها قبل در محیط های آزمایشگاهی روی آن تحقیق می شود.
گرافن در دانشگاه منچستر کشف شد. این ماده را می توان یکی از معروف ترین مواد صنعت فناوری به حساب آورد که به تازگی از در حال ورود به جهان واقعی است. از این ماده هم اینک در ساخت تلفن ، ابزار پوشیدنی هوشمند، باتری ها، واقعیت مجازی، تجهیزات ورزشی، اَبَر خازن ها و خودروهای سوپر اسپرت استفاده می شود.
بیش از 60 سال است که دانشمندان سعی در مهار کردن قدرت گرافن و استفاده از آن دارند و روز به روز کاربرد آن در حال افزایش است.
در ادامه می توان تعدادی از کاربردهای گرافن در فناوری های مختلف را مطالعه کرد:
-
دوربین های سه بعدی
دوربین های گرافنی نسبت به مدل های امروزی، بیش از هزار برابر نسبت به نور حساس تر هستند و تصاویر بهتری را از محیط های تاریک و در طول شب تهیه می کنند. در حال حاضر پژوهشگران دانشگاه مشیگان در حال طراحی چنین محصولی هستند.
دستاورد محققان مذکور یک دوربین دیجیتالی (DSLR) است که برای تهیه نقشه ی سه بعدی از محیط، از چندین حسگر گرافنی شفاف بهره می گیرد. در نتیجه بعد از گرفتن عکس می توان نقطه ی تمرکز مورد نظر را انتخاب کرد.
برای مقایسه، در حالی که دوربین گرافنی از حسگرهای چندگانه ی چندلایه استفاده می کند، نمونه های امروزی به آرایه ای از صدها هزار میکرو لنز نیاز دارند تا تصویر یاد شده را به وجود آورند.
دانشمندان توضیح دادند، گرافن با فراهم کردن شفافیت بیشتر، جلوی از دست رفتن کیفیت را می گیرد. از طرفی این فناوری را می توان در تلفن های هوشمند نیز به کار گرفت.
-
دید شب برای خودروهای بی راننده
در خودروهای بی راننده ی امروزی از دوربین های معمولی یا سامانه ی لیدار استفاده می شود؛ اما این نوآوری ها در شرایط آب و هوایی نامساعد مانند مه کارایی خود را از دست می دهند یا بسیار کند عمل می کنند. از طرفی در هنگام شب نیز کارایی مناسبی از خود نشان نمی دهند.
همانگونه که در بخش قبل گفته شد گرافن می تواند حجم بیشتری از نور را جذب کرده و دقت بالاتری را ارائه می دهد. در نتیجه استفاده از آن در ساخت سیستم ردیابی و ترمز خودرو، سرعت عمل آن را افزایش داده، ایمنی بیشتری را برای سرنشینان فراهم می کند.
-
پنجره
گرافن ماده ای شفاف است و مصرف انرژی بسیار کمی دارد. به همین دلیل می توان آن داخل، روی پنجره یا هر وسیله و محل دیگری که انرژی در آن وجود ندارد، به کار گرفت.
برای نمونه حسگرهای نوری گرافنی که روی پنجره نصب شده اند، با توجه به نوع آب و هوا و موقعیت شبانه روز، آن را به صورت خودکار باز و بسته کنند. همچنین در نمونه های آینده امکان ذخیره سازی نور خورشید و به کارگیری آن در طول شب را نیز فراهم می آورد. این گونه حسگرها قابلیت شفاف بودن به صورت کامل را نیز دارند و در نتیجه می توان بدون این که جلوی دید را گرفت، روی همه ی سطح شیشه از آن استفاده کرد.
به علاوه دانشمندان توضیح داده اند تنها کار گذاشتن 4 حسگر حرکتی در خودرو از جنس ماده ی یاد شده، می توان تنها با حرکت دست به خودرو در زمینه های مختلف دستور داد.
-
پهپادهایی تولید شده با چاپگر سه بعدی
پهپادها مصرف باتری بسیار بالایی دارند. همچنین پروانه های آنها زمانی که به زمین برخورد می کنند، به شدت آسیب می بینند. در مقابل وسیله ی پرنده ای که با چاپگر 3 بعدی ایجاد شده و در ملخ ها آن از جنس کامپوزیت گرافن به کار می روند، سبک تر و قدرتمندتر هستند. در نتیجه مصرف باتری بهینه تری دارند.
شارلوت پاول (Charlotte Powell)، یکی از محققان موسسه ملی گرافن دانشگاه منچستر گفت:
چاپ کردن با گرافن بسیار ساده است؛ اما زمانی که بخواهی این ماده را با پلیمرها و مواد دیگر ترکیب کنید، موضوع پیچیده می شود.
هدف پاول ایجاد پهپادی است که همه ی اجزای آن از ماده ی بالا تشکیل شده اند. به گونه ای که کامپزیت های گرافنی بیشتری در بدنه ی آن به کار رفته باشد و حتی باتری و حسگرهای آن نیز از این جنس ایجاد شده باشند.
-
کلاه کاسکت
کلاه های ایمنی معمولی به شدت سنگین و داغ هستند؛ اما نمونه های گرافنی هیچ کدام از این معایب را ندارند. این محصولات گرما را به شکل مناسبی انتقال داده، دمانی کمتری تولید می کنند. از طرفی به علت انعطاف پذیری و مقاومت بالاتر امنیت بیشتری را فراهم می کنند.
-
گیرنده وای فای
سخت افزارهای امروزی شکننده هستند و قابلیت انعطاف ندارند؛ اما نسل بعدی ابزارهایی مانند تلفن هوشمندی که از جنس گرافن ساخته می شوند، ابزارهایی قابل انعطاف هستند که از سرعت انتقال داده ی سریع تری برخوردار هستند.
نسل اول گیرنده های وای فای گرافنی، از 24 دریافت کننده تشکیل شده اند که روی پلاستیک و شیشه قرار دارند؛ اما سازندگان آن ادعا می کنند می توان آن را روی کاغذ و پارچه نیز پیاده سازی کرد. به علاوه قابلیت پیاده سازی در بلوتوث، 4 جی و 5 جی را نیز دارد.
نمونه ی اولیه ی گیرنده ی یاد شده در فرکانس های 2.45 تا 5.8 گیگاهرتز کار می کند. به علاوه پژوهشگران در حال توسعه ی مدارهایی هستند که در فرکانس های بالای 90 گیگاهرتز نیز عمل کرده و استانداردهای 5 جی را نیز پوشش می دهد.
-
تصفیه آب
از گرافن می توان برای تصفیه ی آب و هوا استفاده کرد. یکی از محصولات این حوزه «Grafysorber» نام دارد که هر گرم آن قابلیت جذب 90 گرم روغن را دارد. از این ماده می توان برای تصفیه ی آب از آلودگی تا زمانی که قابل آشامیدن می شود بهره گرفت.
-
دستکش گرافنی
هدست های واقعیت مجازی کنونی تنها حس بینایی و شنوایی را درگیر می کنند. در حال حاضر امکان لمس و تشخیص وزن اشیا موجود در جهان مجازی وجود ندارد. برای بر طرف سازی این مسئله تاکنون دسته ها و پوشش های بسیاری ایجاد شده اند؛ اما هیچ یک عملکرد کاملاً مناسبی ارائه نمی دهند. در مقابل دستکش های گرافنی که تعداد زیادی حسگر روی آنها به کار رفته است، امکان احساس کوچک ترین تغییرات و دما را فراهم می کند.
-
بلندگوهای گرافنی
در بلندگوهای امروزی، مبدل امواج الکترونیکی به امواج صوتی باید به سرعت به جلو و عقب حرکت کند تا صدا در هوا منتشر شود.
پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا در سال 2013، از گرافن برای تولید نوع جدیدی از مبدل و بلندگوها استفاده کردند. از این دستاورد که در مرحله ی آزمایشگاهی قرار دارد می توان در تلفن های هوشمند استفاده کرد. این محصول بر خلاف اندازه ی کوچکی که دارد صدایی بسیار بلندتر و شفاف تر ایجاد می کند. از طرفی مبدل آن نیز با گرم و سرد کردن پیوسته ی هوای اطراف خود امواج صوتی را تولید و هدایت می کند.
البته هنوز مشخص نیست روش مذکور تا چه میزان روی مصرف باتری تلفن هوشمند تأثیر می گذارد. همچنین مقدار گرمای تولید شده و ضرر یا فواید آن برای همه ی اکوسیستم این وسایل معلوم نیست.
