ما هو الجرافين

الكربون

يُعرف الكربون بأنّه أحد العناصر الكيميائية والذي يُرمز له بالرمز “C”، وهو أحد عناصر المجموعة 14 في الجدول الدوري، كما يوزّع الكربون على نطاق واسع في الطبيعة، إلّا أنّه ليس وفيرًا بشكلٍ خاص ، إذ لا يُشكّل سوى 0.025 % من القشرة الأرضية، وبالرغم من ذلك فإنّ الكربون يدخل في تشكيل مركبات أكثر من جميع العناصر الأخرى مجتمعة، وتدخل في مركبات الكربون معظم المعادن الشائعة كالمغنسيوم والدولوميت والرخام، وتعدّ دورة الكربون في الطبيعة أحد أهمّ العمليات البيولوجية والتي تتمّ عن طريق تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى كربوهيدرات عن طريق عمليات التمثيل الضوئي، ومن ثمّ استهلاك الكربوهيدرات وأكسدتها من قبل الحيوانات أثناء عملية التمثيل الغذائي، وفي ما يأتي سيتمّ التعرف على ما هو الجرافين.[١]

ما هو الجرافين

يُعرف الجرافين بأنّه أحد المواد المتآصلة للكربون، حيث يحتوي على طبقة واحد من ذرات الكربون على شكل شبكة ثنائية الأبعاد ذات بنية بلوّرية سداسية، ويحتوي الجرافين على العديد من الخصائص التي تميّزه عن غيره من الأشكال الأخرى للكربون، حيث تُعادل قوة الغرافين 100 ضعف قوة الفولاذ، وبالرغم من ذلك فإنّ كثافة الجرافين أقل بكثير من كثافة الفولاذ، وعادةً ما يكون الجرافين شفافًا وموصلًا جيدًا للحرارة والكهرباء، كما يعدّ الجرافين العنصر الهيكلي الأساسي للمواد المتآصلة الأخرى للكربون، كما أنّ الجرافين من المواد السامّة، حيث تعتمد سمّيته على عدّة عوامل كالشكل والحجم والنقاء والحالة المؤكّسدة وأوقات التعرّض وغيرها العديد، كما يدخل استخدام الجرافين في العديد من التطبيقات المختلفة في مختلف المجالات، وفي السطور القادمة سيتمّ طرح تطبيقات الجرافين.[٢]

تطبيقات الجرافين

بعد الإجابة عن سؤال ما هو الجرافين سيتمّ الحديث عن تطبيقات الجرافين، حيث قام العلماء بالعديد من الأبحاث المتعلقة في استخدامات مادة الجرافين وإدخالها في العديد من المجالات المختلفة كالتكنولوجيا والعلوم البيئية وغيرها العديد، وفي ما يأتي سيتمّ التعرّف على بعض التطبيقات التي يدخل استخدام الجرافين فيها:[٣]

• الإلكترونيات المرنة: حيث يتمتع الغرافين بالعديد من الخصائص الكهربائية القوية، واعتمادًا أيضًا على مرونته وشفافيته فمن الممكن استخدامه في تصنيع الأجهزة الإلكترونية كالهواتف الذكية، كما يمكن استخدامه في تصنيع الأجهزة الاستشعارية الصغيرة.
• الخلايا الشمسية والضوئية: يعدّ الجرافين من المواد الموصلة جدًا والشفافة، واعتمادًا على هذه الخصائص فإنّه يمكن استخدامه في صناعة الخلايا الشمسية، كما أنّه يمتلك قدرة أعلى في تحويل الطاقة الشمسية من مادة السيليكون المستخدمة حاليًا.
• أشباه الموصلات: يتميّز الجرافين بموصليته العالية، حيث يمكن استخدامه كشبه موصل لنقل المعلومات بسرعة كبيرة، وبالتالي يمكن أن يؤدي استخدام الجرافين في أشباه الموصلات في تصنيع إلكترونيات سريعة جدًا.
• تنقية المياه: حيث يُساعد الجرافين في عملية ترشيح الماء بكميات كبيرة، وبالتالي يمكن استخدام هذه المادة في محطات تحلية المياه للاستفادة من قدرتها على ترشيح المياه.

المراجع[+]

1. ↑ “Carbon”, www.britannica.com, Retrieved 06-01-2020. Edited.
2. ↑ “Graphene”, www.wikiwand.com, Retrieved 06-01-2020. Edited.
3. ↑ “What is graphene?”, www.digitaltrends.com, Retrieved 06-01-2020. Edited.