حتى الآن، ثبت أنه من الصعب تصنيع الجرافين على نطاقٍ صناعيٍ، حيث أنه يتحتم عليك تغليب إحدى خيارين: إما أن تصنعه بكمياتٍ قليلةٍ ذات جودةٍ عاليةٍ، أو تصنّعه بكمياتٍ كبيرةٍ مع وجود العيوب. ولكن الجديد في هذا السياق هو قيام فريقٍ من انجلترا وايرلندا بنشر دراسةٍ في أبريل 2014مـ تشير إلى أنهم تمكنوا من تحضير صفائح مجهريةٍ من الجرافين باستخدام خلاط الطعام!
تشير الدراسة أنهم بدؤوا بإضافة مسحوق الجرافيت وسائلٍ للتقشير وخلطهما بسرعاتٍ عاليةٍ، ومسحوق الجرافيت هي المادة الخام التي تصنع منها أقلام الرصاص. وكانت النتيجة هي تكوّن صفائح رفيعةٌ جداً من الجرافين معلقةٍ في السائل، وكان سُمك كّلاً منها حوالي 1 نانومتر (جزءٌ من المليار من المتر) وكان طولها 100 نانومتر. وتكوّنت تلك الصفائح إثر القوة الناتجة عن شفرات الخلاط الدوارة، حيث أدت إلى فصل الجرافيت إلى طبقات الجرافين دون الإضرار بهيكلها الثنائي الأبعاد.
قال جونثان كولمن أستاذ الفيزياء الكيميائية في كلية ترينتي في دبلن والي شارك في تأليف الدراسة المنشورة في دورية نايتشر للمواد لوكالة فرانس برس: “لقد قمنا بتطوير طريقة جديدة لتحضير صفائح الجرافين، وهذه الطريقة ستتيح تحضير كميات كبيرة من الجرافين الخالي من العيوب”.
قام فريق الدراسة باستخدم معداتٍ صناعيةٍ تُسمى خلاطات التقطيع للقيام بالتجربة، ولكنهم نجحوا بتكرير نفس العملية مع خلاط المطبخ. وقاموا بعدها بتوزيع السائل الذي تم إنتاجه على السطوح كطبقات رقيقة من صفائح الجرافين، أو تم خلطه بالبلاستيك لإنتاج المواد المدعمة والمركبة. ويضيف كولمن: “استطعنا في المعمل إنتاج جرام واحد فقط، لكن بتوسيع هذه الطريقة سنتمكن من إنتاج أطنان”.
يُعتبر الجرافين أرفع مادة في العالم، وعلى الرغم من شفافيتها فهي أقوى من الفولاذ، وتتميز بأنها فائقة التوصيل وتُصنع بسُمك ذرة كربون واحدة فقط. وتوجد هناك موجة تتطلع لإستبدال أشباه الموصلات بالجرافين في الجيل القادم من أجهزة الحاسوب وشاشات اللمس والبطاريات وكذلك الخلايا الشمسية.
من الجدير بالذكر أنه وجود مادة الجرافين أثبت نظرياً عام 1947مـ، ولكن علماء الفيزياء اعتقدوا باستحالة عزل هذه المادة على مدى عقودٍ، حيث أن مواصفاتها كصفائح رقيقةٍ وبلوريةٍ لا بد أن تكون غير مستقرة. لكنهم حلوا هذه المشكلة عام 2004مـ على يد عالمين قاما باستخدام الشريط اللاصق العادي لرفع طبقةٍ من قطعة جرافيت، ومن ثم قاموا بفصل هذه الطبقة باستخدام المزيد من الشريط اللاصق، وقاموا بعدها بتكرار العملية إلى أن تبقت أكثر طبقة رفيعةٍ من الجرافيت، والتي تشكل صفائح الجرافين. ويقول كولمن :”لقد تقدمت الشركة التي تبنت الدراسة بطلب براءة اختراع للطريقة الجديدة”.
Latest posts by السعودي العلمي (see all)
- “الاتصال العلمي ١٠١”: دروس من رحلة الكويت - أبريل 20, 2017
- تغطية خاصة: دورة “الإتصال العلمي ١٠١” من الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم - أبريل 17, 2017
- الأديان البدائية والفصام النفسي: علاقةٌ تطوريةٌ مثيرةٌ - ديسمبر 22, 2016
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
شكرا علي هذه المعلومه الجميله واهتمامك بذالك
استاذي الفاضل اريد توضيح لهذا السؤال من فضلك
هل يمكنني استخراج مادة الجرافين من القلم الرصاص بنفس طريقة الخلاط ام لا وشكرا لاهتمام حضرتك