دانلود مقاله کاربردهای گرافن  با فرمت ورد ودر 17 صفحه قابل ویرایش

قسمتی از متن مقاله

گرافن ویژگی های زیادی دارد که می تواند کاربردهای مختلفی داشته باشد. گرافن بسیار نازک است و از لحاظ مکانیکی بسیار محکم بوده و ماده ای شفاف و یک رسانای انعطاف پذیر است. در یک محدوده وسیع چه با تغلیظ شیمیایی و چه با به کارگیری یک میدان الکتریکی، می توان رسانایی گرافن را بهبود بخشید.

تحرک پذیری (قابلیت سیار بودن) گرافن که در وسایل ارتباطی پارامتری دارای اهمیت بسیار موثری میباشد، بالا بوده و پتانسیل این ماده را برای کاربردهایی با فرکانس بالای الکتریکی نشان می دهد.

از آنجایی که گرافن یک رسانای شفاف است می تواند کاربردهایی چون نمایشگرهای لمسی، سلول خورشیدی و پانل های نوری داشته باشد که در این مورد گرافن می تواند جایگزین اینیدیوم- تین اکسید (ITO) گردد که بسیار گران قیمت می باشد.

سنسورهای گازی و الکتریکی انعطاف پذیر یکی از دیگر زمینه های کاربرد این ماده به شمار می رود. انواع جدید مواد کامپوزیتی که بر اساس گرافن با مقاومت بالا و وزن کم شناخته شده اند می توانند در ماهواره و صنعت هوافضا مورد استفاده قرار گیرند.

محققان دانشگاه کلمبیا می گویند که برای سوراخ کردن یک ورق گرافن به نیرویی بیش از 20000 نیوتن نیاز خواهد بود، به عنوان مثال به فیلی که در حالت تعادل روی یک مداد قرار گرفته نیاز است تا یک ورق گرافن شکسته شود. گرافن به دلیل داشتن خواص مکانیکی مثل سنسور فشار و تشدیدگر، یک ماده کامل محسوب می شود. علاوه بر مقاومت شگفت انگیز گرافن، ویژگی های دیگر آن نیز در کاربردهای عملی پتانسیل قابل توجه ای نشان می دهد. گرافن ماده ای است که تحت دمای اتاق پایین ترین مقاومت را دارا می باشد و از این رو می تواند در پلاستیک ها مورد استفاده قرا گیرد تا آنها را به رسانای الکتریکی تبدیل کند. ساختار دوبعدی گرافن باعث می شود که یک ماده عالی برای سنسورها باشد، چرا که همه حجم گرافن در معرض محیط اطرافش قرار می گیرد و بازده شناسایی مولکول های جذب شده در این حالت بسیار بالا است. این امر امکان ساختن سنسورهایی که مولکول های خطرناک موجود در فضای فرودگاهی و ایستگاهای زیرزمینی را شناسایی می کند، فراهم می آورد.

کامپیوتر بخش دیگری است که گرافن می تواند در این زمینه مورد بهره برداری قرار گیرد. یک ترانزیستور پایه گرافنی 100 گیگاهرتزی توسط شرکت IBM ساخته شده است و این شرکت اظهار می کند که ساخت پردازنده یک تراهرتزی در آینده ای نزدیک امکان پذیر خواهد بود.

به کار گیری گرافن می تواند آینده علم را تغییر دهد

پتانسیل بالای گرافن برای این ماده کاربردههای مختلفی را ایجاد می کند که از میان آنها می توان به افزایش کارایی باتری های الکتریکی با استفاده از پودر گرافن، تهیه ظروف پلاستیکی جهت نگهداری غذا برای مدت زمان طولانی، ساخت توربین های بادی قوی تر و بالاخره استفاده در وسایل ورزشی و در نتیجه بهبود کارایی آنها اشاره کرد.

1) کاربردهای پزشکی :

مطابق با تحقیقات انجام شده در آکادمی علوم چین در شانگهای، می توان از گرافن برای ساخت کاغذ ضدباکتری استفاده کرد. صفحات دو بعدی این ماده به طور موثری جلوی رشد باکتری های اشرشیاکلی (E.Coli) را خواهد گرفت. همچنین محققین دیگری مانند چونهای فان و همکارانش متوجه شده اند که مشتقات گرافن، از قبیل اکسید گرافن و اکسید گرافن احیاء شده مانع رشد میکروب ها می شوند. فان می گوید که این یک یافته مهم است، زیرا مطالعات قبلی نشان داده اند که گرافن و به ویژه اکسید گرافن، با شرایط زیستی سازگار هستند و سلول های زیستی می توانند روی بستر های گرافنی به خوبی رشد کنند، در حالی که انواع دیگر نانوذرات، مانند نقره، که به عنوان مواد ضد باکتری شناخته شده اند، اغلب برای سلول های زیستی سمی مبیبا شند.

این دانشمندان برای ساخت کاغذ گرافنی، ابتدا اکسید گرافن احیاء شده در آب را تولید نموده و سپس این محلول را در سرتاسر یک کاغذ صافی، تحت خلا صاف کردند. در نهایت بک کاغذ اکسید گرافن و اکسید گرافن احیاء شده ای از این فیلتر کاغذی جدا شد. تصاویر عبوری از میکروسکوپ الکترونی نشان دادند که غشاء های سلولی باکتری های E.Coli قرار داده شده روی این صفحات گرافنی به شدت تخریب شدند. طبق گفته این دانشمندان، این تخریب به این دلیل اتفاق می افتد که گرافن وارد ایندوزوم سیتوپلاسم این سلول ها می شود و آن را به بیرون سلول انتقال می دهد. تقریبا 99 درصد این سلول ها فقط بعد از دو ساعت تماس با یک محلول 85 گرم در میلی لیتر از اکسید گرافن در دمای 37 درجه سانتی گراد، تخریب شده اند.

این گروه تحقیقاتی اکنون بر روی علت ضدباکتری بودن اکسید گرافن مطالعه می کند. محققین در تلاش هستند تا در نهایت مواد ضد باکتری جدیدی از گرافن تهیه کنند تا بتوان آنها را به منظور التیام زخم مستقیماً روی پوست قرار داد.

دانشمندان با بررسی گرافن به وسییله پرتوهای مادون قرمز مشاهده کردند که این ماده از میزان جذب بسیار بالای پرتوها برخوردار است و این در حالی است که بر اساس مدل الکترون های مستقل پیش بینی می گردد که این ماده نباید هیچ نوع پرتوی را جذب کند. بر اساس مشاهدات مذکور، سرعت الکترون ها نیز ثابت نبود و به انرژی حرکت بستگی داشت. به گفته محققان آمریکایی، با این اطلاعات می توان در مورد به کارگیری گرافن در فناوری نانوالکترونیک، فرضیه های جدیدی ارائه کرد