ساخت اولین جوهر تمام‌گرافنی جهان

پژوهشگران دانشگاه واترلو با توسعه جوهر گرافنی، مسیر جدیدی را برای تولید قطعات پیشرفته در حوزه‌هایی مانند خودروسازی، الکترونیک مصرفی و محیط‌زیست گشوده‌اند. این جوهر نه‌تنها کاربردهای گسترده‌ای دارد، بلکه از نظر محیط‌زیستی نیز پایدار است، زیرا فاقد هرگونه افزودنی یا حلال‌های شیمیایی است.

کد خبر: ۱۲۹۱۴۲۶

تاریخ: ۱۰ اسفند ۱۴۰۳ - ۲۰:۱۴

به گزارش تابناک به نقل از ستاد نانو، گرافن به دلیل استحکام بالا، رسانایی الکتریکی و ویژگی‌های حرارتی فوق‌العاده، یک ماده ایده‌آل برای فناوری‌های پیشرفته محسوب می‌شود. با این حال، شکل پودری آن کار با این ماده را دشوار و استفاده از آن را در تولید قطعات پیچیده محدود می‌کند.

پژوهشگران دانشگاه واترلو این مشکل را با مهندسی نانوورق‌های گرافنی که به‌طور پایدار در آب پخش می‌شوند، بدون از دست دادن رسانایی، حل کردند. این اولین جوهر تمام‌گرافنی جهان است که امکان چاپ سه‌بعدی قطعات رسانا با شکل‌های پیچیده و بدون نیاز به مواد افزودنی را فراهم می‌کند.

دکتر میلاد کامکار، استاد مهندسی شیمی دانشگاه واترلو، گفت: ساخت اشکال پیچیده از مواد گرافیتی برای کاربردهای پیشرفته همواره یک چالش بزرگ بوده است. اما با روش پیشنهادی ما، می‌توان گرافن را به هر شکلی چاپ سه‌بعدی کرد.

کاربردهای گسترده جوهر گرافنی عبارتند از:

* الکترونیک پوشیدنی: تولید حسگرهای هوشمند برای ساعت‌های هوشمند، ردیاب‌های سلامتی و سیستم‌های پایش قند خون.

* خودروسازی: ساخت قطعات سبک‌تر و بادوام‌تر برای کاهش مصرف سوخت و افزایش استحکام وسایل نقلیه.

* فیلتراسیون آب: ساخت فیلترهای سه‌بعدی برای تصفیه و حتی شیرین‌سازی آب.

* زیست‌محیطی: توسعه ساختارهای متخلخل و فوق‌جاذب برای پاک‌سازی لکه‌های نفتی در اقیانوس‌ها و جذب دی‌اکسیدکربن از جو برای مقابله با تغییرات اقلیمی.

* الکترونیک و باتری‌ها: امکان استفاده در مدارهای الکترونیکی چاپ‌شده و ذخیره‌سازی انرژی.

برای ساخت این جوهر، تیم تحقیقاتی این پروژه، یک فرآیند دو مرحله‌ای الکتروشیمیایی را توسعه داده‌اند که مناسب تولید در مقیاس صنعتی است. در مرحله ویژه‌ای به نام «بین‌لایه‌ای شدن»، مولکول‌های خاصی وارد لایه‌های گرافیت می‌شوند و باعث تولید نانوورق‌های گرافنی پایدار در آب می‌شوند.