گرافین، یک محصول انقلابی در ارتباطات اینترنتی

به گزارش می متالز به نقل از ماینینگ-فناوری، این روزها همه می‌دانند که بازار باتری‌های لیتیوم‌یون پررونق است چون دولت‌ها و شرکت‌ها به استفاده از این گونه باتری‌ها روی آورده‌اند که در تولید انرژی‌های تجدیدپذیر و خودروهای برقی، ذخیره انرژی را بر عهده دارند.
پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۴۰ میلادی (۱۴۱۹ خورشیدی) ۵۳۰ میلیون خودروی الکتریکی در جهان وجود داشته باشد. درحال‌حاضر نیز تولید باتری‌هایی که در ساخت ابزار های‌تِک به کار می‌روند، در سطح جهان رو به توسعه است و شرکت‌هایی مانند تِسلا و گیگافَکتوری، پیشتاز این جریان هستند.
بنا بر گزارش بلومبرگ، تا سال ۲۰۲۱ میلادی (۱۴۰۰ خورشیدی) ۲۷۰ وات‌ساعت باتری‌های لیتیوم‌یون در خودروهای الکتریکی تولید خواهد شد، در حالی که در سال گذشته میلادی (۲۰۱۸)، این رقم ۹۰ گیگاوات ساعت بود.
تاکنون بیشتر مواد معدنی که در این باتری‌ها استفاده می‌شده است، لیتیوم و کبالت بوده اما گرافیت هم یکی از ۳ ماده طبیعی به شمار می‌آید که به ایجاد کربن روی زمین می‌انجامد اما نادیده گرفته می‌شود. این در حالی است که در یک باتری لیتیوم یون ۴۰ برابر لیتیوم، گرافیت وجود دارد.
چنین اتفاقی به عنوان یک محرک کلیدی برای افزایش تقاضای این ماده معدنی به شمار می‌آید، در حالی که میزان تقاضای آن تا سال ۲۰۲۰ میلادی (۱۳۹۹ خورشیدی) نسبت به زمان حاضر ۲۰۰ درصد افزایش پیدا می‌کند.
افزایش تقاضا باعث شده که در بازه زمانی دسامبر ۲۰۱۶ (دی ۱۳۹۵) تا دسامبر ۲۰۱۷ (دی ۱۳۹۶) بهای گرافیت ۲۵ درصد رشد را تجربه کند.
گرافین نیز که به تازگی ساخته شده و توسعه یافته است می‌تواند به طور چشمگیری فناوری‌های مربوط به باتری را ارتقا دهد.
 زمستان ۱۳۹۶ و اوایل سال گذشته میلادی بود که شرکت سامسونگ خبر داد تصمیم دارد در باتری تلفن‌های خود یون‌گرافین را قرار دهد و با این کار کمک کند آنها سریع‌تر شارژ شوند و شارژ را به مدت طولانی‌تری نگه دارند.
دانشمندان دانشگاه منچستر از سال ۲۰۰۴ میلادی (۱۳۸۳ خورشیدی) کار روی گرافین را آغاز کردند. گرافین در واقع یک لایه ۲ بعدی اتمی از گرافیت است که به طور کلی در داخل تراش مکانیکی ایجاد شده است.
دانشمندان این دانشگاه در سال ۲۰۱۰ میلادی (۱۳۸۹خورشیدی) برای این کشف موفق به دریافت جایزه نوبل شدند.
گراهام استوآرت، وزیر سرمایه‌گذاری انگلیس در سازمان تجارت داخلی این کشور در این باره گفت: گرافین یک محصول انقلابی به شمار می‌آید که می‌تواند به سریع‌تر شدن ارتباطات اینترنتی بینجامد.
این ماده همچنین در فیلتر شدن نمک از آب کارآیی دارد و باعث می‌شود صفحات تلفن‌های همراه شکست‌ناپذیر شوند.
این ماده به روشنی یک نمونه اولیه از قابلیت نوآوری شرکت‌های انگلیسی به شمار می‌آید؛ نوآوری‌هایی که با استفاده از آنها این شرکت‌ها می‌توانند چشم‌انداز تولید را در مقیاس جهانی تغییر دهند.
گرافین همچنین قوی‌ترین ماده معدنی کشف شده به شمار می‌آید. این ماده ۴۰ برابر سخت‌تر از الماس است و به عنون هادی گرما و برق در مقایسه با گرافیت موثرتر عمل می‌کند.
در ۸ سال گذشته، کاربردهای بیشتری از گرافین کشف شده که استفاده در ابرخازن‌ها یکی از آنهاست و به عنوان پوسته و غشای میانی در فیلتراسیون نیز کاربرد دارد.
سرعت انتقال برق در گرافین ۱۴۰ برابر بیشتر از لیتیوم و در همین حال ۱۰۰ برابر سبک‌تر از آلومینیوم است، به این معنا که گرافین می‌تواند چگالی نیروی یک باتری استاندارد لیتیوم‌یون را تا ۴۵ درصد افزایش دهد. از آنجا که می‌توان حجم کمی از گرافین را در طولانی‌مدت استفاده کرد، این ماده از جذابیت‌های اقتصادی نیز برخوردار است.
بنا بر گفته ایوان باکلِی، مدیر پروژه موسسه ملی گرافین، یک گرم از یک لایه مجزای گرافین چیزی برابر با ۲ زمین فوتبال را پوشش می‌دهد.
 در تیر (ژوئیه) آزمایشگاه ملی فیزیک و موسسه ملی گرافین در دانشگاه منچستر، نخستین سرویس تعیین مشخصات گرافین جهان را تاسیس کرد.
 استوارت که پیش‌تر معرفی شد، در زمان برپایی این سرویس در لندن گفت: این سرویس حلقه گمشده صنعت و دانشگاه را فراهم خواهد آورد و انقلابی را بر پا خواهد کرد که مبتنی بر آن، گرافین در چند سال آینده تجاری‌سازی خواهد شد. باکلی نیز در این باره می‌گوید: این اتفاق، هم خوشایند پژوهشگران است و هم آنهایی که در صنعت گرافین فعال هستند. با توسعه باتری‌های لیتیوم‌یون، تقاضا برای گرافیت هم افزایش خواهد یافت، در حالی که هم امریکا و هم اتحادیه اروپا، این ماده را در فهرست مواد استراتژیک خود قرار داده‌اند.
تاکنون گرافیت به عنوان ماده معدنی که گرافن از آن مشتق می‌شود، به دلیل پایداری و همچنین به این دلیل که تا دمای ۳هزار و ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد نیز سختی خود را حفظ می‌کند، بیشتر در تولید فولاد کاربرد داشته و هزاران سال است در صنایع گوناگون به کار می‌آید.
گرافیت، رسانای بسیار خوب گرما و برق است. گرافین نیز به دلیل داشتن توانایی فوق‌العاده در رسانندگی الکتریکی و رسانندگی گرمایی، چگالی بالا و تحرک‌پذیری حامل‌های بار، رسانندگی اپتیکی و ویژگی مکانیکی به ماده‌ای منحصربه فرد تبدیل شده است.
این سامانه جدید حالت جامد، به دلیل این ویژگی فوق‌العاده، به عنوان گزینه بسیار مناسبی برای جایگزینی سیلیکان در نسل بعدی قطعه‌های فوتونیکی و الکترونیکی نیز در نظر گرفته شده است. از این رو در پژوهش‌های بنیادی و کاربردی مورد توجه است.