ما هو الجرافين؟ 7 ابتكارات للجرافين ستحدث ثورة تكنولوجية قريبا

على مدى السنوات القليلة الماضية، كانت مادة الجرافين حديث العالم: مواد جديدة ذات خصائص رائعة واعدة لإحداث ثورة في كل شيء في حياتنا. ولكن هل تستحق كل الجدل العالمى حولها ؟ ما هو بالضبط الجرافين وماذا يمكن أن نتوقع حقا منه؟

الجرافين هو شكل من الاشكال غير العادية واحدة من العناصر الأكثر شيوعا على هذا الكوكب (الكربون) وتم اكتشافه وصياغته في جامعة مانشستر بالعودة الى عام 2004. وتتكون من العديد من ألواح الكربون، كل ورقة تعتبر ذرة واحدة سميكة، مرتبة في حلقات سداسية.

وبسبب تكوينه المعقد والفريد، لديه كل أنواع الخصائص المثيرة وغير المتوقعة. على سبيل المثال، الجرافين يقدر بحوالي 200 مرة أقوى من الفولاذ وأخف ست مرات منه . ويمكنه ان يوصل الحرارة والكهرباء وهو في غاية الحساسية للضوء بينما يكون تقريبا شفاف تماما.

منذ اكتشاف هذه المادة المحيرة والعلماء والمهندسين كانو مشغولين لبحث السبل العملية لاستخدام هذه المواد غير العادية. قائمة كبيرة من الاحتمالات التى لا حصر لها تقريبا، ولكن هنا بعض من الأماكن التي يمكن أن نتوقع أن نرى الجرافين يحدث فارقا في حياتكم قريبا بما فيه الكفاية.

1. رقاقات الكمبيوتر Computer Chips

لفترة من الوقت شهدنا رقائق الكمبيوتر تتبع قانون مور، وهذا يعني أنها ستتضاعف في سرعة نقل البيانات تقريبا كل 18 شهرا أو نحو ذلك، ولكن نحن نقترب الآن من حدود كيف يمكن جعل الترانزستورات السيليكون الصغيرة تعمل بعدد لانهائي من السرعة فى نقل البيانات . لو تسير على هذا المعدل، فأن قانون مور لم يعد صحيحا للمضي قدما.

في أفضل الاحوال رقائق الكمبيوتر المصنعة من الجرافين لديها الإحتمالية أن تعمل بشكل أسرع من رقائق السيليكون التقليدية، ولذلك فإن سرعة نقل البيانات هنا يمكن أن تكون لا تصدق بالنسبة لعالم الحاسبات.

2. البطاريات Batteries

نحن نعتمد تماما على البطاريات في هذا العصر الحالي للهواتف الذكية وغيرها من الأجهزة الإلكترونية المحمولة، وهكذا نحن نبحث دائما عن طرق لجعلها تدوم لفترة أطول. الجرافين يظهر الكثير من الوعود في هذا المجال.

وحققت سامسونج بعض النجاح من خلال زيادة قدرة البطارية من خلال دمج الجرافين إلى بطاريات ليثيوم أيون، وعلى غرار ذلك، كشفت شركة Dongxu ما تقول انها أول نموزج كامل من بطارية الجرافين في العالم. يدعي Dongxu mAh 4800 البطارية يمكن شحنها بشكل كامل خلال 15 دقيقة فقط. ليس واضحا في هذه المرحلة هل ستكون متاحة للشراء حاليا”.

إذا كانت هذه المنتجات لن تصل أبدا” الأسواق فى الوقت الحالى، فإن احتمال دمج الجرافين في البطاريات ليس مثير للدهشة. من أي وقت مضى سيتحقق ذلك بشكل كامل، قد يكون واحدا من أهم التطورات الثورية التى حدثت منذ عقود. بطاريات الجرافين supercapacitor لديها القدرة على أن تستمر خمس مرات اكثر من البطاريات العادية طالما تكون مماثلة في حجم بطاريات ليثيوم أيون وإعادة شحنها في وقت قصير.

بالاضافة الى ذلك، عكس بطاريات ليثيوم أيون، فهي غير سامة وليس لها أي احتمال للانفجار .

لماذا تنفجر بطاريات سامسونج على أي حال ؟

أكثر من 30 نسخة مختلفة من سامسونج جالاكسي نوت 7 انفجرت فى اصحابها. لماذا كان يحدث ذلك ؟ وهل لديك أي شيء يدعو للقلق مع الهاتف الخاص بك؟ سنناقش هذا الموضوع لاحقا”

3. الالكترونيات المطبوعة Printed Electronics

يمكن أن تكون مطبوعة على ورق الجرافين (أو غيرها من المواد)، وإذا كانت على شكل دائرة، يمكن قراءتها من قبل القراء وتتفاعل معها. مثل تذاكر السفر، وبطاقات الصعود إلى الطائرة، وهلم جرا هي الاستخدامات المباشرة الأكثر وضوحا من هذه التكنولوجيا، ولكن ليس هناك نهاية لامكانياتها. مثل الأجهزة الإلكترونية التي يمكن ارتداؤها، وأجهزة الاستشعار المرنة و الشاشات، وحتى الوشم الإلكتروني قد يصبح أمرا شائعا في المستقبل القريب.

4.مستشعر الكاميرا Camera Sensors

الجرافين هو أكثر حساسية للضوء من السيليكون المستخدم حاليا في أجهزة استشعار أجهزة التصوير فى الكاميرات الرقمية. وهذا يتيح إمكانية أفضل للكاميرات ان تعمل بشكل جيد في ظروف الإضاءة المنخفضة، ويعتبر نبأ سار بالنسبة الى عدد كبير من المصورين ومصوري الفيديو. (نوكيا الان تعمل على الهواتف الذكية التي سيكون لها مستشعر كاميرا قائم على الجرافين ومن المتوقع أن يكون أقل استهلاكا للطاقة وأرخص بكثير من الكاميرات الحالية).

شفافية عالية للجرافين – فإنه يتيح حوالي 97.7 في المئة للضوء ان يمر من خلاله – أيضا أن يفتح المجال أمام إمكانية تصوير بكاميرات 3D و الكاميرات حيث تركيز الصور يمكن تعديله في وقت لاحق. ويمكن ترتيب طبقات متعددة من الجرافين بحيث يمكن التقاط الصور مع مجموعة متنوعة من نقاط التركيز، ويمكن تعديل التركيز بعد التقاط الصورة.

5. تحسين مكبرات الصوت Improved Speakers

مكبرات الصوت التي نستخدمها اليوم تعتمد على الأجزاء الميكانيكية التي تهتز لإنشاء الصوت. وهذا يعني أن هناك حاجة إلى الحيز المادي الكافي لتلك الأجزاء للتنقل، والتي تحد من مدى مكبرات الصوت الصغيرة يمكن أن تكون وأين يمكن وضع مكبرات الصوت.

وقد استخدم الباحثون في كوريا مبدأ thermoacoustics – إنتاج الصوت عن طريق التسخين بسرعة وتبريد المواد – لجعل مكبرات الصوت مثل الهلام الهوائي من الجرافين التي تعتبر رقيقة ولا تهتز. ومن شأنها ان تجعل مكبرات الصوت ان تكون مثالية للهواتف النقالة ويمكن بسهولة تركيبها في الجدران أو الشاشات المسطحة أيضا.

لا يوجد أي دليل على أحد المنتجات القادمة إلى السوق في أي وقت قريب، ولكنها ستكون مثيرة مع اعطاء الكثير من القدرة على تغيير فكرة العالم عن الصوتيات.

6.شاشات اللمس القوية Stronger Touchscreens

لأن الجرافين هو تقريبا شفاف تماما، ويمكن استخدامه على الزجاج، وإمكانية استخدامه لتعزيز قوة شاشات اللمس في الهواتف الذكية لدينا.

الجرافين هو أقوى من الماس و الشاشة المغلفه به ستكون غير قابلة للتدمير تقريبا – أو على الأقل لن تنكسر عندما تنزلق من يدك. الزجاج المقوى له استخدامات أخرى متعددة، وبطبيعة الحال، اضافة خصائص أخرى من الجرافين تعنى انتاج نوافذ ذكية والزجاج الأمامي للسيارات هي الاحتمالات القادمة الحقيقية .

سيجعل الجرافين الشاشات مرنة و سوف تنحني بدلا من ان تنكسر. في غضون ذلك، هناك عدد قليل من الأشياء التي يمكنك القيام بها اذا انكسرت شاشة الهاتف.

7. معدات رياضية Sporting Equipment

الجرافين يعتبرخفيف جدا وقوي للغاية ايضا”، و هما اثنين من الخصائص التي تكون مرغوبة للغاية في المعدات الرياضية، وفي معظم الألعاب الرياضية، خفة الوزن ستجعل المعدات لها ميزة تنافسية. الدراجات ستكون الأكثر وضوحا، حيث يستخدم الجرافين فى صناعة الدراجات الراقية بالفعل من ألياف الكربون خفيفة الوزن.

الجرافين المشترك بحكمة مع ألياف الكربون يمكن أن يقلل من الوزن بالرغم من ذلك الحفاظ على القوة. شركة Dassi، U.K.، قد أنتجت إطار دراجات تحتوي على الجرافين الذي يزن مجرد 750 جراما، وتأمل في الوصول الى 350 جراما” في المستقبل القريب.

ولكن يمكنك أيضا تخيل كيف يمكن الاستخدامات فى مختلف المجالات في عالم التكنولوجيا، حيث أبهر المستخدمين فى مستقبل الهواتف المقبل، والكمبيوتر محمول، أو الكاميرا التي هي أقوى وأخف وزنا، وأرق من قبل. وإذا أثبت ان إنتاج الجرافين سيكون أرخص، وحتى أفضل ستكون ثورة تكنولوجية كبرى.

الجرافين والمستقبل

ما سبق هي فقط بعض عن الاستخدامات الممكنة من الجرافين، تلك التي ستكون على الأرجح أن تكون في متناول يديك في المستقبل القريب، ولكن هناك أيضا مجموعة واسعة من الاستخدامات الصناعية والطبية المحتملة التي يمكن أن تكون ثورية على حد سواء.

ويبقى أن نرى ما إذا كان الجرافين سوف يرقى إلى مستوى التوقعات العالية الملقاة على عاتقه. ومن المحتمل أن يكون هناك بعض من مشكلات الإنتاج القائمة التى لا يمكن التغلب عليها أو أن تكاليف تقديم بعض ما سبق سيكون أمرا غير عمليا”، ولكن حتى لو كان جزء بسيط من إمكاناتها يمكن أن تتحقق، سوف تحدث ثورة في العالم الذي نعيش فيه.

هل نتوقع أن نرى منتجات الجرافين في الأسواق قريبا؟ ما هي الاستخدامات التى جذبت انتباهك أكثر؟ واسمحوا لنا أن نعرف في قسم التعليقات أدناه.