با کمک سختی باور نکردنی و پتانسیل کاربردهای معجزه آسا، اشتیاق زیادی در مورد گرافین وجود دارد. اما نشان دادن این احتمالات در آزمایشگاه یک چیز است و تبدیل آن به وسیله‌ای قابل استفاده در دنیایی واقعی چیزی دیگر. این چیزی است که محققان دانشگاه ویرجینیا تک و آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور (LLNL) در تلاش برای تغییر آن هستند. در این فرایند، آنها راه متفاوتی را برای ترکیب دو چشم انداز امیدوار کننده در تکنولوژی – گرافین و چاپ سه‌بعدی- پیدا کرده‌اند تا جهان جدیدی از امکانات هیجان انگیز را در اختیار افراد قرار بدهند.
ژیائو راین ژنگ، استادیار گروه مهندسی مکانیک در دانشگاه ویرجینیا تک، گفت:
ما توانسته‌ایم به آیروژل و فوم سه‌بعدی گرافین ، با شکل دلخواه و ویژگی‌های سه‌بعدی دست پیدا کنیم. ما گرافین فرموله شده و حساس به نور را ایجاد نموده‌ایم که با چاپگر دسکتاپ SLA سازگار است. این روش آزادی عمل را برای تحقق در زمینه‌ی گرافن سه‌بعدی با هر خواص مکانیکی بهینه‌سازی شده توپولوژی، اندازه ذرات سلسله مراتبی، سطوح مختلف و هدایت برای یک آرایه میزبان از برنامه‌ها باز می‌کند.
گرافین عادی از تک لایه‌ی اتم‌های کربن تشکیل شده و در یک الگوی شبکه شش ضلعی لانه زنبوری مرتب شده است. اگر گرافین ساختاربندی شده باشد، لایه بر روی لایه، به گرافیت تبدیل می‌شود: ماده ای که معمولا به عنوان “مغزی” در مداد معمولی استفاده می‌شود. حالا ما مدادهایمان را دوست داریم، اما هرکسی که تا به حال روی تجربه شگستن نوک مداد را داشته باشد ممکن است به سختی باور کند که این یکی از سخت‌ترین مواد روی این سیاره است. این بدلیل نوع چینش این ماده است که اساسا ساختار گرافین را تغییر می‌دهد.
محققان پروژه این مشکل را با فاصله‌گذاری در صفحات تکی گرافین با حفره‌های پر از هوا از بین بردند، به همین ترتیب به گرافین اجازه داده تا خواص خود را حفظ کند. مواد قابل چاپ سه‌بعدی که در انتها ظاهر می‌شوند، چیزی است که به نام آیروژل گرافین شناخته می‌شود.
مارکوس ورسلی، محقق LLNL در این پروژه به ما گفت:
استفاده از آیروژل گرافین در تعدادی از کاربردها – از جمله ذخیره سازی انرژی و تبدیل، کاتالیز، سوربنت‌ها، و نمک‌زدایی امیدوار کننده است. پروژه‌ی اخیر بهبود عملکرد در ساختارهای ساده چاپ سه‌بعدی را نشان می‌دهد اما معماری‌های پیچیده تری که توسط رایانه ساخته شده است، به طور قابل توجهی برتر عمل خواهد کرد. این دستاوردها باید بر روی دستگاه‌هایی که قدرتمندتر، کارآمدتر و بادوام‌تر هستند، به اجرا درآیند. این محور اصلی کار فعلی و آینده ما در این زمینه است.
ممکن است تا ظهور گرافین سه‌بعدی چاپ شده در دفاتر کار و خانه‌های ما، مدتی طول بکشد، اما این هنوز یک قدم عظیم در این جهت است.
ورسلی ادامه داد:
برای تجاری سازی، ما همیشه خوشحالیم که با شرکای تجاری بالقوه برای اختراع مان در بازار همکاری کنیم.
مقاله ای که این پروژه را توصیف می‌کند، اخیرا در Journal Horizon منتشر شده است.
نظرات