تولید مواد نانو گرافن یا گرافین در ایران Graphene irani
تولید مواد نانو گرافن یا گرافین در ایران Graphene irani
۱۶ / اسفند / ۱۳۹۳
مواد نانو گرافین درایران در صنعت تصفیه آب کشاورزی و تصفیه آب و تصفیه فاضلاب و دیگر صنایع های مختلف .....
تولید مواد نانو گرافین در ایران (به انگلیسی: Graphene) نامِ یکی از آلوتروپهایِ کربن است
حذف آلودگی های مایعات از نتیجه عبور از این فیلتر نانو گرافین
فن آوری فیزیکی بر روی مواد معدنی نتیجه حاصله موادنانو گرافن
Graphene irani
بدون شک یکی از مهم ترین دستاوردهای علمی در چند سال اخیر کشف ماده ای به نام گرافین است که موجب تحولات بنیادی در علوم و فناوری شده است.
گرافن چیست ؟
گرافین ساختار تک اتمی کربن بصورت یک صفحه کریستالی تک اتمی در مقیاس نانو است که از جدا کردن لایه های گرافیت در شرایط خاص بوجود می آید که برخی از مشخصات و قابلیتهای آن به شرح زیر است :
-گرافین اولین کریستال دو بعدی کشف شده توسط بشر است.
-300 برابر سخت تر از آهن است.
-قابل انعطاف و شفاف است.
-فوق رسانای الکتریسیته و حرارت است.
-به خاطر ساختار منحصر بفرد اتمی آن ، از یک غشاء گرافنی فقط مولکول آب قادر به عبور است.
بعبارت دیگر تمام ناخالصی ها را از آب جدا می کند که این خاصیت باعث شده بسیاری از مراکز تحقیقاتی بدنبال ساخت غشاء گرافنی برای تصفیه آبهای آلوده و نمک زدائی آب دریا باشند.
به دلیل اینکه ساخت یک غشاء تک اتمی کربن که قابلیت استفاده کاربردی در صنعت آب را داشته باشد تاکنون میسر نشده است.
روش های دیگری برای استفاده از این خاصت منحصر بفرد گرافن در تصفیه و نمک زدائی آب بکار رفته شده است که مهمترین آن رشد بلور گرافن روی ذراتی به اندازه ماسه می باشد که میتوان از آن شبیه به روش تصفیه بصورت فیلتر شنی استفاده نمود که تا حد زیادی نمک و آلاینده های آب را تصفیه می کند.
برخی از مزایای استفاده از این روش ذکر می گردد :
-فیلترگرافی برای تصفیه و نمک زدائی نیاز به انرژی و مواد شیمیایی ندارد و تصفیه تنها با عبور آب از فیلتر انجام می شود و مواد مضر نظیر کلر در این روش استفاده نمی شود.
-فیلتر گرافنی قابلیت احیاء و استفاده مجدد را دارد.
-این فیلتر قادر است بسیاری از آلاینده ها که با روش های معمول تصفیه نمی شوند را به راحتی از آب جدا کند ، نظیر نیتراتها و انواع نمک و گچ و آهک
-فیلتر گرافی قدرت زیادی در جذب روغن و شوینده ها از آب دارد
-فلزات سنگین مانند سرب و جیوه نمی توانند از این فیلتر عبور کنند
-گرافن باعث شکسته شدن پیوند بین مولکولهای آب و ریز مولکول شدن آب می شود که این آب توسط گیاهان و جانوران راحت تر جذب می شود و همچنین باعث رشد بیشتر و سلامت گیاهان و جانوران می شود
-بخاطر ضریب جذب بالا مقدار کمتری آب برای آبیاری گیاهان لازم است
سادگی این روسش و مصرف انرژی کم و قابلیت احیاء مجدد. این فیلتر را برای استفاده در مکانهای دور افتاده و فاقد امکانات پیشرفته مناسب می سازد.
تولید مواد نانو گرافین در ایران (به انگلیسی: Graphene) نامِ یکی از آلوتروپهایِ کربن است
معرفی کامل این محصول مواد نانو گرافن یا گرافین
,گرافین, ساختار دو بعدی از یک لایه منفرد شبکه لانه زنبوری کربنی میباشد. ,گرافین ,به علت داشتن خواص فوق العاده در رسانندگی الکتریکی و رسانندگی گرمایی, چگالی بالا و تحرک پذیری حاملهای بار, رسانندگی اپتیکی و خواص مکانیکی به مادهای منحصربفرد تبدیل شده است. این سامانه جدید حالت جامد به واسطه این خواص فوق العاده به عنوان کاندید بسیار مناسب برای جایگزینی سیلیکان در نسل بعدی قطعههای فوتونیکی و الکترونیکی در نظر گرفته شده است و از این رو توجه کم سابقهای را در تحقیقات بنیادی و کاربردی به خود جلب کرده است. طول پیوند کربن ـ کربن در گرافین در حدود ۰٫۱۴۲ نانومتر است. ساختار زیر بنایی برای ساخت نانو ساختارهای کربنی, تک لایه گرافین است که اگر بر روی هم قرار بگیرند توده سه بعدی گرافیت را تشکیل میدهند که بر هم کنش بین این صفحات از نوع واندروالسی با فاصلهٔ بین صفحهای ۰٫۳۳۵ نانومتر میباشد. اگر تک لایه گرافیتی حول محوری لوله شود نانو لوله کربنی شبه یک بعدی واگر به صورت کروی پیچانده شود فلورین شبه صفر بعدی را شکل میدهد. لایههای گرافینی از ۵ تا ۱۰ لایه را به نام گرافین کم لایه و بین ۲۰ تا ۳۰ لایه را به نام گرافین چند لایه، گرافین ضخیم و یا نانو بلورهای نازک گرافیتی، مینامند.
,گرافین, خالص تک لایه ازخود خواص شبه فلزی نشان میدهد. در,گرافین, طیف حاملها شبیه به طیف فرمیونهای دیراک بدون جرم میباشد و به علاوه کوانتش ترازهای لاندائو، اثر کوانتومی هال صحیح و کسری, در این سامانه باعث شده است که توجه بسیاری از فیزیکدانها از حوزههای مختلف فیزیک به آن جلب شود. علاوه بر اینها خصوصیات سامانههای گرافین بطور مستقیم به تعداد لایههای گرافین موجود در سامانهٔ مورد نظر بستگی دارد.
به عنوان مثال، گذردهی نوری برای گرافین تک لایه تقریباً برابر با ۹۷ درصد و مقاومت صفحهٔ آن ۲/۲ میباشد وگذردهی نوری برای گرافینهای دو، سه و چهار لایه به ترتیب ۹۵، ۹۲ و ۸۹ درصد با مقاومت صفحهٔ به ترتیب ۱، ۷۰۰ و ۴۰۰ است که نشان دهندهٔ آن است که با افزایش تعداد صفحات گرافین گذردهی نوری سامانه کم میشود.
از سوی دیگر چگالی حامل بار در گرافین از مر تبه ۱۰۱۳ بر سانتی متر مربع با تحرک پذیری تقریباً 15000 cm۲/V.s وبا مقاومتی از مرتبه ۶-۱۰ اهم-سانتیمتراست که به نحو مطلوبی قابل مقایسه با ترانزیستورهای اثر میدانی (FET) میباشد. خواص منحصربفرد ,گرافین, آن را کاندیدهای بسیار مطلوبی برای طراحی نسل بعدی قطعههای الکترونیکی و نوری همچون ترانزیستورهای بالستیک، ساطع کنندههای میدان، عناصر مدارهای مجتمع، الکترودهای رسانای شفاف، و حسگرها قرار داده است. همچنین، رسانندگی الکتریکی و گذردهی نوری بالای گرافین، آن را به عنوان کاندیدی مناسب برای الکترودهای رسانای شفاف، که مورد استفاده در صفحههای لمسی و نمایشگرهای بلوری مایع و سلولهای فوتوالکتریک و به علاوه دیودهای آلی ساطع کننده نور (OLED) معرفی میکند. بکار گیری بسیاری از این سامانههای اشاره شده منوط به داشتن تک لایه گرافینی پایدار بر روی زیر لایه مناسب با گاف انرژی قابل کنترل میباشند که این موضوع خود با چالش جدی روبروست.
تولید مواد نانو گرافین در ایران (به انگلیسی: Graphene) نامِ یکی از آلوتروپهایِ کربن است.
گرافیت یکی دیگر از آلوتروپهایِ کربن هر کدام از اتمهایِ چهارظرفیتیِ کربن با سه پیوندِ کووالانسی به سه اتمِ کربنِ دیگر متصل شدهاند و یک شبکهٔ گسترده را تشکیل دادهاند. این لایه خود بر رویِ لایهای کاملاً مشابه قرار گرفتهاست و به این ترتیب، چهارمین الکترونِ ظرفیت نیز یک پیوندِ شیمیایی دادهاست، اما این پیوندِ این الکترونِ چهارم، از نوعِ پیوندِ واندروالسی است که پیوندی ضعیف است. به همین دلیل لایههایِ گرافیت به راحتی بر رویِ هم سر میخورند و میتوانند در نوکِ مداد به کار بروند. گرافین مادهای است که در آن تنها یکی از این لایههایِ گرافیت وجود دارد و به عبارتی چهارمین الکترونِ پیوندیِ کربن، به عنوان الکترونِ آزاد باقی ماندهاست.
هر چند نخستین بار در سال ۱۹۴۷ فیلیپ والاس دربارهٔ گرافین نوشت و سپس از آن زمان تلاشهایِ زیادی برایِ ساختِ آن صورت گرفته بود اما قضیهای به نامِ قضیهٔ مرمین-واگنر در مکانیکِ آماری و نظریهٔ میدانهایِ کوانتومی وجود داشت که ساختِ یک مادهٔ دوبعدی را غیرممکن و چنین مادهای را غیرپایدار میدانست. اما به هر حال در سال ۲۰۰۴، آندره گایم و کنستانتین نووسلف، از دانشگاه منچستر موفق به ساختِ این ماده شده و نشان دادند که قضیهٔ مرمین-واگنر نمیتواند کاملاً درست باشد. جایزهٔ نوبلِ فیزیکِ ۲۰۱۰ نیز به خاطرِ ساختِ مادهای دوبعدی به این دو دانشمند تعلق گرفت.