ماندگاری بیشتر بتن، فولاد و باتری‌ها با گرافن فوق خالص

یک شرکت کانادایی با بهره‌گیری از فرآیندی منحصربه‌فرد و سبز، گرافن فوق‌خالص تولید می‌کند که می‌تواند دوام مواد را افزایش دهد، کارایی باتری‌ها را ارتقاء بخشد و تحولی در مسیر اقتصاد چرخشی ایجاد کند.

کد خبر: ۸۱۴۷۷۵

تاریخ: ۰۸ تير ۱۴۰۴ - ۱۶:۴۱

به گزارش ایران اکونومیست، گرافن که یکی از قوی‌ترین و رساناترین مواد شناخته‌شده است، حالا با فناوری نوآورانه‌ی یک شرکت کانادایی، به شکلی پایدار و ارزان تولید می‌شود. این ماده می‌تواند باعث ماندگاری بیشتر بتن، فولاد و باتری‌ها شود و در آینده‌ای نزدیک در ساخت‌وساز، حمل‌ونقل و صنایع پیشرفته نقش حیاتی داشته باشد.

از ترک‌های ریز در بتن گرفته تا کاهش رسانایی در قطعات الکترونیکی، فرسایش مواد همواره یکی از چالش‌های ماندگار صنایع بوده‌ است. گرافن ساختاری دوبعدی از اتم‌های کربن است که به‌صورت شبکه‌ای شش‌ضلعی (مانند کندوی عسل) آرایش یافته‌اند. این ماده نه‌تنها از فولاد قوی‌تر و از آلومینیوم سبک‌تر است، بلکه رسانایی الکتریکی و گرمایی فوق‌العاده‌ای دارد و کاملاً غیرسمی و زیست‌پذیر است.

با وجود این مزایا، تولید گرافن خالص و قابل استفاده در مقیاس صنعتی همواره دشوار و پرهزینه بوده‌ است. اینجاست که شرکت هیدروگراف (HydroGraph) وارد می‌شود؛ شرکتی مستقر در کانادا که به گفته‌ مدیرعامل آن، «کی‌یِرستین بروئر (Kjirstin Breure)»، توانسته با روشی انقلابی، گرافن فوق‌خالص تولید کند.

روش شرکت هیدروگراف مبتنی بر فرآیند انفجاری آبی و سازگار با محیط‌زیست است. در این فرآیند، مخلوطی از گاز استیلن و اکسیژن در محفظه‌های فولادی و میان الکترودها انفجار می‌یابد. انرژی حاصل از این انفجار، ساختار مولکولی گاز را به گونه‌ای تغییر می‌دهد که کربن متبلور شده و به گرافن بسیار خالص تبدیل می‌شود.

بروئر می‌گوید: در این روش نیازی به مواد شیمیایی خورنده یا فرآیندهای پرهزینه‌ جداسازی نیست. نتیجه‌ کار، ذراتی از گرافن است که از نظر اندازه، ۱۰۰ برابر کوچکتر از نمونه‌های بازار و کاملاً یکنواخت و بدون نقص‌ هستند.

یکی از مزیت‌های مهم این گرافن فوق‌ریز، توانایی آن در پر کردن فضاهای میکروسکوپی داخل مواد است. این خاصیت به مواد کمک می‌کند تا در برابر ترک‌خوردگی، خوردگی و تخریب ساختاری مقاومت بیشتری داشته باشند.

از بتن و فولاد گرفته تا آلیاژهای سبک، گرافن شرکت هیدروگراف با افزودن تنها یک درصد به ماده‌ اصلی می‌تواند خواصی مانند رسانایی، مقاومت مکانیکی، پایداری در برابر اشعه‌ فرابنفش و کاهش وزن را به‌طور چشمگیر بهبود بخشد.

بروئر با پیشینه‌ای در علوم و مهندسی، نخستین‌بار در سال ۲۰۲۰ با فناوری شرکت هیدروگراف آشنا شد. او می‌گوید: در همان نگاه اول مجذوب فناوری شدم. گرافن ظرفیت خارق‌العاده‌ای دارد و روش تولید ما کاملاً منطقی، سبز و کاربردی بود.

گرافن شرکت هیدروگراف می‌تواند در زمینه‌های مختلف از جمله باتری‌سازی، حسگرهای دقیق، صنعت هوافضا، بسته‌بندی هوشمند و حتی الکترونیک‌های زیست‌پذیر کاربرد داشته باشد. رسانایی بالا و پایداری طولانی‌مدت آن، این ماده را برای نسل جدید باتری‌ها و مدارهای مجتمع ایده‌آل می‌کند.

همچنین به دلیل غیرسمی بودن می‌توان آن را در کاربردهای پزشکی، مواد غذایی و بسته‌بندی‌های ایمن نیز به‌کار گرفت. بروئر می‌گوید: گزارش‌های تنفسی نشان داده‌اند که گرافن تولیدی ما برای انسان خطری ندارد؛ این مسئله در نوع خود کم‌نظیر است.

بروئر خاطرنشان کرد که آموزش مشتریان و طی مراحل تأییدیه‌های نظارتی از چالش‌های اولیه بوده‌ است. با این حال با جمع‌آوری داده‌های عملکردی قوی و پاسخ‌های مثبت بازار، اکنون پذیرش این فناوری روندی رو به رشد دارد.

به نقل از ستاد نانو، او می‌گوید: گاهی مشتریان از ما می‌خواهند توجیه کنیم چرا فقط مقدار کمی از محصول ما برای بهبود چشمگیر کافی‌ است. اما وقتی نتایج را می‌بینند، قانع می‌شوند.

تولید گرافن با رویکرد شرکت هیدروگراف نه‌تنها مصرف مواد اولیه را کاهش می‌دهد، بلکه عمر محصولات را نیز افزایش می‌دهد و از این طریق در کاهش ضایعات، انرژی و هزینه‌های تولید نقش مؤثری دارد.

این شرکت در نظر دارد تا در سال ۲۰۲۶ با راه‌اندازی تأسیسات جدید، ظرفیت تولید خود را افزایش دهد و گامی دیگر به‌سوی تجاری‌سازی جهانی بردارد.