جستجو در تالارهای گفتگو

تاریخچه ی تولید الیاف کربن: سابقه ی استفاده از الیاف کربن به اینکه اولین بار توماس ادیسون این الیاف را در لامپ های روشنایی مورد استفاده قرار داد بر می گردد. در آن زمان این الیاف را از کربونیزه کردن نوعی نی به نام Bamboo و رایون تولید می کردند . ادیسون در سال 1888 این حالت را به عنوان کربن ادیسون به ثبت رسانید و از آن به عنوان تار درون لامپ برق استفاده کرد . بهترین نوع الیاف کربنی از چوب بامبوی کربنی تولید شده ، و لامپ های ساخته شده از آن ، طول عمری چندین صد ساعته داشت . ( امروزه عمر تقریبی لامپ ها در حدود 1000 ساعت می باشد ) . سه سال بعد ، یعنی در سال 1883 ، Swan برای نخستین بار فیلامنت مصنوعی و سبک کربن را با عبور دادن محلول نیترات سـلولز که از روزنه های ریزی بیـرون می آمد ( رشته ساز امروزی ) در استیـک اسـید و در حمام انعـقاد محتوی الکل بدست آورد . تاریخ الیاف مصنوعی با آزمایشات Swan آغاز می شود . دو مرد ، ادیسون و سوان ، توانستند لامپی بسازند که عملاً از الکتریسیته نور تولید شود . این هر دوی آنان زمانی توانستند به این مهم دست یابند که به مهمترین ماده ی آن روز یعنی تار کربنی دسترسی پیدا کرده بودند. بدان علت که کاربرد الیاف کربن در لامپ های الکتریکی به سبب مزیت فیلامنت های تنگستن شناخته نشد ، قریب به 80 سال از تولید این الیاف مصنوعی – الیاف کربن – گذشت تاکاربرد صنعتی بیابد. در واقع ، استفاده از کربن تا سال 1907 ، زمانی که تارهای تنگستن عرضه شد ، ادامه یافت و وقتی کارایی این تار در تبدیل الکتریسیته به نور به ا ثبات رسید ، به تدریج جای تار کربنی را گرفت و تا به امروز نیز همچنان ادامه یافت . بدون توجه به رشته های طلا و نقره ، تارهای کربن نخستین تارهای ساخت دست بشر بوده که کاربردی واقعی پیدا نموده و امروزه ، یعنی یک صد سال بعد نیز با تعدیلاتی چند به عنوان جدیدترین انواع لیفهای مصنوعی در اختیار انسان قرار گرفته و همچنان دررابطه بابهبود وضعیت آن ، به پیش می رود .

چگونگی تبدیل نور به جریان الکتریسیته توسط گرافن آزمایش‌های اندازه‌گیری قابلیت هدایت نور بر روی ترانزیستورهای گرافنی که توسط گروه ‏IBM‏ در ایالات متحده آمریکا انجام شد، مشخص کرد که اثرات فوتوولتائیک و بولومتریک ‏‏در خواص گرافن نقش دارند. ‏ به گزارش ایسنا، گرافن با قرار گرفتن در معرض نور، رفتاری متفاوت نسبت به نیمه‌رساناهای مرسوم از ‏خود نشان می‌دهد، با این حال محققان کماکان در مورد مکانیزم دقیق پاسخ‌دهی غیرمعمول ‏این ماده به نور به قطعیت نرسیده‌اند. آزمایش‌های اندازه‌گیری قابلیت هدایت نور بر روی ‏ترانزیستورهای گرافنی که توسط گروه ‏IBM‏ در ایالات متحده آمریکا انجام شد، مشخص ‏کرد که اثرات فوتوولتائیک و بولومتریک (اثر تغییر مقاومت اجسام با دما) در خواص گرافن ‏نقش دارند. نتایج به دست آمده برای ساخت نسل جدید شناساگرهای نوری فوق‌سریع و پر ‏بازده از این ماده بسیار مفید خواهد بود. ‏ شناساگرهای نوری به طور معمول در کاربردهایی از قبیل ارتباطات، حسگرها و ‏تصویربرداری استفاده می‌شوند. اکثر شناساگرهای نوری از نیمه‌رساناهای نوع ‏III-V‏ مانند ‏گالیوم آرسنید ساخته می‌شوند. عملکرد آنها از طریق جذب فوتون‌ها و تولید جفتِ الکترون ‏‏- حفره است که پس از آن از هم جدا شده و جریان الکتریسیته را تولید می‌کنند. تا به امروز، دانشمندان عقیده داشتند که گرافن نور را تحت پنج مکانیزم متفاوت جذب ‏می‌کند: از طریق اثرات فوتوولتائیک، ترموالکتریک و یا بولومتریک و دفع نور توسط ‏اکسیژن و یا تقویت فوتوترانزیستورها. یک گروه به رهبری فائدون آووریس از ‏IBM، این اثرات را با جزئیات کامل در آزمایشات هدایت‌سنجی نوری در ترانزیستورهای اثر میدانی ‏‏(‏FET‏) گرافنی بررسی کرده‌اند. ‏ محققان ‏IBM‏ نتایج خود را با تحریک ‏FET‏ با اشعه متمرکز مادون قرمز لیزر و پس از آن ‏اندازه‌گیری فوتوجریان با استفاده از تکنیک ‏lock-in‏ به دست آوردند. این آزمایش برخلاف ‏آزمایش‌های پیشین که بر روی گرافن‌های نوع ‏p-n‏ صورت گرفته بود، بر روی گرافن‌های ‏یکنواخت انجام شد که اندازه‌گیری پاسخ ذاتی مواد کربنی به نور را میسر می‌سازد. ‏ وقتی گرافن نور را جذب می‌کند، جفتِ الکترون- حفره، تحریک شده و متقابلا به ‏سرعت بر الکترون‌ها و حفره‌های دیگر اثر می‌گذارد. فریتگ توضیح می‌دهد که این ‏فعل و انفعالات دمای کلی الکترون‌ها را افزایش می‌دهد، اما الکترون‌ها گرمای خود را حفظ ‏می‌کنند زیرا به شکل ضعیفی به شبکه کربن جفت شده‌اند و بدین ترتیب به آرامی گرمای ‏خود را به شبکه منتقل می‌کنند. ‏ فریتگ افزود: «این حامل‌های گرم هستند که جریان فوتوولتائیک را در گرافن تولید می‏‌کنند. زمانی که دمای شبکه افزایش می‌یابد باعث تغییر حرکت الکترون شده و جریان ‏بولومتریک را در جهت معکوس تولید می‌کند. در چگالی‌های کم بار، اثر فوتوولتائیک و در ‏سطوح بیشتر الکترون، اثر بولومتریک نسبت به دیگر پدیده‌ها برتری دارند. همچنین می‌توان ‏با تغییر در چگالی الکترون در ‏FET‏ گرافنی با استفاده از ولتاژ ‏Back gate، این دو مکانیزم ‏پاسخ‌دهی را با یکدیگر تعویض کرد.» آگاهی از چگونگی تولید جریان از نور در گرافن برای بهبود بازده شناساگرهای نوری ‏ساخته شده از این ماده امری ضروری خواهد بود. به عنوان مثال، تغییر دی‌الکتریکی که ‏ترانزیستور گرافنی بر روی آن نصب شده است جفت‌شوندگی الکترون- فونون را تغییر ‏خواهد داد و این تغییرات متعاقبا بر برتری اثرات بولومتریک و فوتوولتائیک تاثیر خواهد ‏گذاشت. ‏ این محققان نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی ‏Nature Photonics‏ منتشر کرده‌اند.‏

یافته‌های محققان دانشگاه‌های موناش و ‏رایس می‌تواند منجر به پیشرفت مهمی در ساخت روکش‌های ضدخوردگی ‏با استفاده از فیلم‌های گرافنی بسیار نازک شود.‏روکش بسیار نازکی که برای چشم‌های انسان نامرئی است، قادر است که مقاومت مس در ‏برابر خوردگی را بیش از صد برابر افزایش دهد. طبق گفته محققان دانشگاه‌های موناش و ‏رایس، یافته‌های آنها می‌تواند منجر به پیشرفت مهمی در ساخت روکش‌های ضدخوردگی ‏با استفاده از فیلم‌های گرافنی بسیار نازک شود.‏ گرافن یک لایه بسیار نازک از اتم‌های کربن است. این ماده اخیرا در افزاره‌هایی از قبیل ‏نمایشگرهای هوشمند استفاده شده است و بدلیل توانایی باالقوه‌اش برای افزایش مقاومت ‏فلزها در برابر خوردگی توجه محققان را به خود جلب کرده است. ‏ میناک ماجومدر، یکی از این محققان، گفت: «ما یکی از بهترین اصلاحاتی که تاکنون ‏گزارش شده است را انجام داده‌یم. با این اصلاح مقاومت مس در برابر خوردگی بیش از صد ‏برابر افزایش یافت. دیگران معمولا این مقاومت را پنج یا شش برابر می کنند. این یک ‏پیشرفت شگرفی است.» دکتر پاراما بانرجی که بیشترین آزمایش‌ها در این مطالعه را انجام ‏داده است، گفت که گرافن خواص مکانیکی عالی و استحکام زیادی دارد.روکش‌های پلیمری که اغلب برای فلزها استفاده می‌شوند، ممکن است خراشیده شوند و ‏توانایی محافظتی‌شان در برابر خوردگی کاهش یابد، اما این لایه گرافنی با اینکه نه ظاهر فلز ‏و نه زبری سطح آن را تحت تاثیر قرار می‌دهد، در برابر آسیب‌دیدن بسیار مقاوم‌تر است. ‏دکتر بانرجی گفت که من آن را یک ماده سحرآمیز می‌نامم.‏ این محققان گرافن را با استفاده از تکنیکی معروف به ترسیب بخار شیمیایی، در دماهایی ‏بین 800 و 900 درجه سلسیوس، روی مس ترسیب کردند و آن را در آب شور تست کردند.‏ دکتر بانرجی گفت: «در کشورهایی مانند استرالیا که بوسیله اقیانوس احاطه شده است، ‏این موضوع اهمیت بسیاری دارد که یک روکش اینچنین نازکی بتواند در آن محیط از فلزها ‏محافظت کند.» آزمایش‌های اولیه برای مس انجام شد، اما دکتر بانرجی گفت که با استفاده ‏از همان تکنیک و تحت همان شرایط دیگر فلزها نیز قابل بررسی‌اند. این فناوری در ‏گستره‌ی وسیعی از کاربردها از شناورهای اقیانوس‌پیما گرفته تا الکترونیک قابل استفاده ‏است: هر جایی که فلز استفاده می‌شود و در معرض خوردگی است. چنین افزایش چشمگیر ‏عمر مفید فلز می‌تواند منجر به کاهش قابل‌توجه هزینه‌ها برای بسیاری از صنایع شود.‏ این فناوری هنوز در مرحله تست آزمایشگاهی است، اما این محققان می‌گویند که آنها نه ‏تنها فلزهای مختلف را مطالعه خواهند کرد بلکه راه‌های اعمال این روکش در دماهای پایین ‏‏– که تولید را ساده می‌کند – را بررسی خواهند کرد.‏ این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی ‏Carbon‏ منتشر کرده‌اند.‏ منبع : مجله بسپار منبع لاتین: [Hidden Content]

در نتیجه تحقیقات جدید، خانه های آینده با ابرمواد جدیدی رنگ می شوند که از نور خورشید انرژی الکتریسته تولید کرده و حتی برحسب درخواست تغییر رنگ می دهد. دانشمندان دانشگاه منچستر با استفاده از قرصهای سیلیسیم گرافین که کشف آن برای محققانش جایزه نوبل به همراه آورد، به همراه لایه های باریک سایر مواد سطوح تولید کننده انرژی خورشیدی ارائه کردند. سطح جدیدی که محققان دانشگاه منچستر ساخته اند به باریکی کاغذ و انعطاف پذیر است که می تواند نور خورشید را جذب کرده و هم اندازه پنلهای خورشیدی، الکتریسیته تولید کند. این نوآوری جدید می تواند برای ایجاد نوعی پوشش خارجی ساختمانها به کار رود تا برق مورد نیاز وسائل داخل منزل را فراهم کرده و کارکردهای دیگری چون تغییر رنگ داشته باشد. محققان اکنون امیدوارند این فناوری را بیشتر توسعه دهند و رنگی تولید کنند که بتوان آن را به عنوان رنگ بیرون از ساختمان مورد استفاده قرار داد. اما از سوی دیگر دانشمندان اظهار داشتند که این مواد جدید می تواند به نسل جدید از دستگاه های کوچک فوق باریک چون تلفنهای همراه این امکان را بدهند که انرژی خود را توسط نور خورشید تأمین کنند. کنستانتین نووسلف یکی از برندگان نوبل که گرافین را کشف کرده، اظهار داشت: ما تلاش کردیم فراتر از گرافن برویم که این امر با ترکیب گرافن با مواد ضخیم تک اتمی صورت گرفت. همچنین تلاش می کنیم لایه های مختلف این مواد را روی یکدیگر قرار دهیم تا مواد جدیدی با خواص منحصر به فرد به دست آوریم. درست مثل یک کتاب، هر صفحه دارای اطلاعاتی است اما تمام صفحات با هم یک کتاب را تشکیل می دهند. وی افزود: این تحقیقات نشان می دهد که ما می توانیم یک دستگاه بسیار متفاوت فتوولتائیک تولید کنیم. این مسئله که مواد تولید شده قابل انعطاف است، استفاده از آن را تسهیل می کند. برنده جایزه نوبل 2010 یادآور شد: این تحقیقات می تواند نتایجی فراتر از سلولهای خورشیدی در بر داشته باشد. نتایج این تحقیقات در مجله ساینس منتشر شده است. در سال 2004، آندره گایم و کنستانتین نووسلف از دانشگاه منچستر موفق به ساخت گرافین شده و نشان دادند که قضیه مرمین-واگنر که ماده دوبعدی را غیرممکن و چنین ماده‌ای را غیرپایدار می‌ دانست، نمی‌تواند کاملا درست باشد. جایزه نوبل فیزیک 2010 نیز به علت ساخت ماده‌ای دو بعدی به این دو دانشمند تعلق گرفت. منبع : خبرگزاری مهر

محققان آلمانی موفق شدند روشی ساده و ارزان برای ترکیب کردن گرافن با پلاستیک پیدا کنند که از طریق آن می‌توان پلاستیک‌هایی مقاوم و رسانا تولید کرد. در یک پژوهش مشترک، محققان دانشگاه فرایبورگ موفق به تولید ماده هیبریدی از پلاستیک و گرافن شدند. این پروژه که به FUNgraphen موسوم است، به‌ دنبال ارائه فناوری‌هایی است که با استفاده از نوعی خاص از کربن بوجود می‌آید. در واقع محققان این پروژه، ماکرومولکول‌های جدیدی از کربن را ایجاد کرده و در نهایت کامپوزیت‌های مولکولی با ویژگی‌های ویژه ارائه کردند. این مولکول‌ها مشتقات گرافنی هستند. روش‌هایی که پیش از این برای وارد کردن گرافن به پلاستیک به کار گرفته می‌شد، بسیار گرانقیمت و پیچیده بوده، به‌ طوری که ارزش تجاری چندانی نداشته است. روشی که اخیرا توسط گروه تحقیقات آلمانی از دانشگاه فرایبورگ به رهبری «رولف مولهاپت» ارائه شده، به‌ نحوی است که می‌توان پلاستیک را در مقیاس انبوه و چندین کیلوگرم تولید کرد. محققان این پروژه گرافنی را که از گرافیت به‌ دست آمده، به‌ صورت فیزیکی و شیمیایی به پلیمرها متصل کردند، در نتیجه مولکول‌های بزرگ کربنی به‌ دست آمد که به آنها ماکرومولکول گفته می‌شود. این ماکرومولکول‌های کربنی سبک، رسانا، تجدیدپذیر و زیست سازگار هستند. همچنین نسبت به گرما، موادشیمیایی و تابش مقاوم بوده و نسبت به سیالات و گازها نفوذ ناپذیرند. علاوه‌ براین، محققان مقداری از این مولکول‌های بزرگ کربنی را در آب، حلال‌های غیرسمی و پلاستیک‌ها متفرق کردند و با این کار محلول‌هایی پایدار ایجاد کردند بدون این که نیاز به عوامل دیسپرس کننده وجود داشته باشد. از این مخلوط می‌توان برای پوشش‌دهی سطوح، ایجاد پوشش‌های کربنی رسانا و الگوهای میکرومقیاس رسانا استفاده کرد. در این فرایندها کربن می‌تواند جایگزین مواد رسانا و گرانقیمتی نظیر پالادیم و ایندیم شود. کاربردهای این فناوری بسیار متنوع خواهد بود؛ از آن برای تولید قطعات الکترونیکی قابل چاپ، کاتالیست‌های قابل چاپ و تولید مواد شیمیایی می‌توان استفاده کرد. از سوی دیگر استحکام مکانیکی لایه‌های ایجاد شده با این مواد بسیار بیشتر از لایه‌های اکسید قلع ایندیم است. با این روش محققان موفق شدند پلاستیک‌هایی مستحکم رسانا، مقاوم در برابر تابش و نفوذناپذیر در برابر گازها و سیالات ایجاد کنند. این کامپوزیت گزینه مناسبی برای تولید تانک‌های سوختی و خطوط لوله است. این تانک‌ها و خطوط در برابر تداخل‌های الکترومغناطیس مقاوم بوده و مصرف سوخت اتومبیل را در جابه‌جایی مواد سوختی کاهش می‌دهد. منبع : پینا

محققان در دانشگاه نورث‌وسترن و دانشگاه پرينستون، نوعي نانوکامپوزيت جديد توليد کرده‌اند که به‌‌دليل خواص مکانيکي و گرمايي استثنايي‌اش مي‌تواند در کاربردهاي متنوعي از صنعت هواپيمايي گرفته تا پيل‌هاي خورشيدي استفاده شود. اين نانوکامپوزيت پليمري که حاوي صفحات گرافن عامل‌دار و ورقه‌ورقه‌شده‌ است، رساناي الکتريسيته هم هست، اين محققان اميدوارند که از اين خاصيت به‌تدريج در ساخت پليمرهاي رساناي شفاف از نظر نوري و پايدار از نظر گرمايي، استفاده کنند. در اين کار گروهي، محققان دانشگاه نورث‌وسترن روي نانوکامپوزيت‌هاي پليمري کار کرده‌اند و محققان دانشگاه پرينستون نيز روشي را براي ورقه‌ورقه ‌کردن و يا جدا کردن صفحات گرافيت به‌صورت لايه‌هاي منفرد خيلي نازک(صفحات گرافن عامل‌دارشده) توسعه داده‌اند. استفادة قبلي گرافيت در پليمرها ـ به‌دليل اينکه محققان هرگز نتوانستند گرافيت ورقه‌ورقه‌شده را ‌به دست آورند ـ چندان باعث بهبود خواص آنها نشده بود. اين امر بدين معني بود که آن گرافيت، صلب با يک مساحت سطح ‌کم بود و فقط مي‌توانست خواص پليمر را اندکي بهبود دهد. اما هنگامي که اين محققان حتي مقدار کمي از اين صفحات گرافن ورقه‌ورقه‌شدة جديد(مقدار فقط 05/0 درصد از اين ماده) را داخل پليمر قرار دادند، متوجه ‌شدند که اين گرافن دماي پايداري گرمايي اين پليمر را تا 30 درجه تغيير داد، همچنين افزودن صفحات گرافن ورقه‌ورقه‌شده، حتي معادل 01/0 درصد از اين ماده، سختي پليمر را تا 33 درصد افزايش داد. اين نانوکامپوزيت پليمري جديد مبتني بر گرافن، خواص مکانيکي و گرمايي پليمر را همانند نانولوله‌هاي کربني عامل‌دارشده و حتي بهتر از آنها بهبود مي‌دهد و علاوه ‌بر آن استفاده از آن آسان‌تر و ارزان‌تر است. کيت برينسون، يکي از اين محققان، مي‌گويد:« اين براي اولين بار است که محققان توانسته‌اند بهبود شديد خواص اين چنيني را با مقادير واقعاً کمي از مواد مبتني بر گرافيت شرح دهند. اين صفحات گرافني اين توانايي را نيز دارند که به همان خوبي تغيير دماي پايداري گرمايي، مانع نفوذ رطوبت و گاز به داخل پليمر شوند و خواص مکانيکي را بهبود دهند؛ به طوري که اين پليمر را بادوام کرده و آن را تبديل به کانديداي مناسبي براي استفاده در کاربردهاي متنوع از صنعت هواپيما و تجهيزات ورزشي گرفته تا پيل‌هاي خورشيدي، مي‌کند. من فکر مي‌کنم اين ماده توان بالقوة بسيار زيادي دارد. با توجه به قابل دسترس بودن گرافيت و اين خواصي که ما شرح داده‌ايم، اين مادة جديد مي‌تواند که تحول بزرگي در کاربرد نانوکامپوزيت‌هاي مبتني بر کربن ايجاد کند.» کار‌ بعدي اين محققان مطالعة خاصيت الکترورسانايي اين پليمر است. آنها همچنين به دنبال بهبود کيفيت و بهينه کردن نتايج با هدف ايجاد پليمرهاي رساناي شفاف از نظر نوري هستند که از نظر ترمومکانيکي نيز پايدار مي‌باشند. [Hidden Content]

[TABLE=class: contentpaneopen] [TR] [TD=class: contentheading, width: 100%]گرافن [/TD] [TD=class: buttonheading, width: 100%, align: right] [/TD] [/TR] [/TABLE] چند سالی است که گرافن به یکی از جالب توجه‌ترین سوژه‌های دنیای فناوری تبدیل شده است؛ ماده‌ای سخت‌تر از الماس، رساناتر از مس و با شفافیتی بالا که می‌تواند به بسیاری از عرصه‌های علم و فناوری نفوذ کند. نمودی از اهمیت گرافن را می‌توان در اختصاص جایزه نوبل فیزیک به دو دانشمندی که مطالعات خود را بر آن متمرکز کرده‌بودند دانست؛ ماده‌ای که به گفته كنستانتین نووسلوف یکی از دو دانشمند مذکور، به مثابه یک معدن طلا است.حتی قبل از این‌که پیشگامان تحقیق بر روی گرافن، جایزه نوبل فیزیک را به خود اختصاص دهند، از این ماده به عنوان «حادثه بزرگ بعدی» یاد می‌شد. خیلی‌ها اعتقاد دارند که این ماده پایانی بر سیلیکون خواهد بود.دراین مطلب به معرفی گرافن وصفحه مختصات گرافنی می پردازیم. گرافن را «ماده جادویی» قرن 21 می‌نامند. این ماده که گفته می‌شود محکم‌ترین ماده‌ای است که تاکنون مورد مطالعه قرار گرفته، جایگزینی برای سیلیکون است و خواص عجیب آن مانند بیشترین میزان رسانایی الکتریکی در بین مواد شناخته شده، دنیای علم و رسانه‌ها) را تکان داده است .گرافن ماده ای منحصربه فرد با پایه‌ی کربنی و دانسیته‌ی اتمی بالاست. ترکیب غیر عادی خواص آن نظیر سختی و استحکام مکانیکی بسیار بالا، رسانایی الکتریکی و حرارتی بالا و قابل تنظیم، خصوصیات عالی نوری وسطحی است وازطریق عامل دار کردن شیمیایی ،موردتوجه خاص محققان قرارگرفته است و این حقیقت که شیمیدانان به سختی میتوانند جایگزینی برای گرافن پیدا کنند، سبب شده که این ماده دارای کاربردهای فراوانی در نانوالکترونیک، پیلهای خورشیدی و ابزارهای ذخیره انرژی مثل باطری‌‌‌ ‌ها و ابرخازن‌ها باشد. [h=2]معرفی گرافن( Graphene)[/h] اما گرافن‌چیست؟ جدیدترین تعریفی که برای گرافن ارائه شده این است که: گرافن ماده‌ای تخت و تک‌لایه متشکل از اتم‌های کربن است که این اتم‌ها در یک شبکه دوبعدی و کند‌و مانند به هم متصل شده‌اند و این ساختاری است که همه مواد گرافنی در ابعاد دیگر نیز از آن تبعیت می‌کنند.این ماده دارای ضخامت یک اتم با ویژگی‌های منحصربه‌فرد است ،که به دلیل ضخامت کم این ماده را به عنوان باریک ترین ماده جهان نیز می شناسند. درواقع گرافن اصطلاحی هست که به نوارهای بسیار نازکی از تک لایه های گرافیت گفته می شود،اگر گرافیت را یک دفترچه از صفحات موازی در نظر بگیریم ،به هر ورق آن گرافن گفته می شود. همان طور که می دانیم گرافیت یکی از آلوتروپ های (اشکال)کربن است. یکی از راه های تولید گرافن این است که اینقدر لایه های گرافیت را از هم دور کنیم تا به گرافن تبدیل شود. (ورقه ‌ورقه کردن گرافیت ) همان طور که گفتیم صفحات گرافن با کنار هم قرار گرفتن اتم‏های کربن تشکیل می‏شوند. در یک صفحه گرافن، هر اتم کربن با 3 اتم کربن دیگر پیوند داده است. این سه پیوند در یک صفحه قرار دارند و زوایای بین آن‏ها با یکدیگر مساوی و برابر با 120°است. در این حالت، اتم‏های کربن در وضعیتی قرار می‏گیرند که شبکه‏‌ای از شش ضلعی‏های منتظم را ایجاد می‏کنند. البته این ایده‏آل‏ترین حالت یک صفحه‏ی گرافن است. در برخی مواقع، شکل این صفحه به گونه‏ای تغییر می‏کند که در آن پنج‌ضلعی‏ها و هفت‌ضلعی‏هایی نیز ایجاد می‏شود. ساختار اتمی صفحه گرافن: در این تصویر اتم‏های کربن با نقاط سیاه و پیوندها با نقطه چین نمایش داده شده‏اند. در یک صفحه گرافن، هر اتم کربن یک پیوند آزاد در خارج از صفحه دارد. این پیوند مکان مناسبی برای قرارگیری برخی گروه‏های عاملی و هم چنین اتم‏های هیدروژن است. پیوند بین اتم‏های کربن در اینجا کوالانسی بوده و بسیار محکم است. بنابراین گرافن استحکام بسیار زیادی دارد .گفتیم گرافیت نیز که یک ماده‏ی کربنی پر مصرف و شناخته شده است، از روی هم قرار لایه‏های گرافن و تشکیل یک ساختار منظم تشکیل می‏شود. اما همانطور که می‏دانیم، گرافیت بسیار نرم است. [h=2]به نظر شما دلیل این امر چیست؟[/h] [h=2]آنچه لایه‏های گرافن را روی یکدیگر نگه می‏دارد، پیوندهای واندروالس بین آن‏هاست. این پیوند بسیار ضعیف است‏. بنابراین لایه‏های گرافن به راحتی می‏توانند روی هم بلغزند و به همین دلیل گرافیت (نوک مداد سیاه) نرم است. [/h] گرافن سخت‌ترین و نازک‌ترین ماده‌ای است که بشر تاکنون به‌آن دست یافته‌‌است. این ماده با وجود این‌که ساختار متراکمی دارد، به علت ضخامت بسیار اندکش که برابر با ضخامت یک اتم کربن است، نور را از خود عبور می‌دهد و از شفافیت 97,3 درصد برخوردار است گرافن سخت‌ترین و نازک‌ترین ماده‌ای است که بشر تاکنون به‌آن دست یافته‌‌است. این ماده با وجود این‌که ساختار متراکمی دارد، به علت ضخامت بسیار اندکش که برابر با ضخامت یک اتم کربن است، نور را از خود عبور می‌دهد و از شفافیت 97,3 درصد برخوردار است؛ همچنین آسانی تهیه و رسانا بودن این ماده و قابلیت آن در عبور دادن گرما و جریان الکتریسیته آن‌را به گزینه‌ای جدید برای استفاده در پنل‌های نوری و کامپیوترها تبدیل کرده‌است.شاید به همین دلیل است که از این ماده در ساخت نمایشگرهای لمسی بسیار ظریف و مقاوم استفاده خواهد شد.هم اکنون گرافن درحال نفوذ به کاربرد های الکترونیکی می باشد وممکن است بزودی پایه واساس تجهیزات الکترونیکی را عوض کند.با استفاده از گرافن ،ساخت وسایل برقی کوچک،قابل انعطاف وکم هزینه ،ممکن خواهد بود. در همین راستا، سامسونگ و آی‌بی ام از جمله شرکت‌هایی هستند که قصد دارند این ماده نوظهور را به صورت کاربردی مورد استفاده قرار دهند. جیمز هون، استاد مهندسی مکانیک دانشگاه کلمبیا می‌گوید: "پژوهش‌های ما گرافن را به عنوان مستحکم‌ترین ماده شناخته شده تاکنون ثبت کرده است. گرافن 200 برابر قوی‌تر از فولاد است و برای این که یک مداد بتواند یک ورقه نازک گرافن را سوراخ کند، باید وزن یک فیل را به آن اعمال کرد". کاربردهای متعدد گرافن حتی از خواصش نیز شگفت‌انگیزتر است. گرافن حتی یک ماده هم نیست، بلکه طیف بسیار گسترده‌ای از مواد است. از این حیث می‌توان آن را با پلاستیک مقایسه کرد. می‌توان آن را در هر جایی به‌کار برد، از مواد کامپوزیت مثل فیبر کربنی گرفته تا صنایع الکترونیک. از آن‌جاکه خواص گرافن هنوز ناشناخته است، هر روز دانشمندان بیشتری به کار بر روی پروژه‌های آن علاقمند می‌شوند. اکنون حدود 200 شرکت به پژوهش بر روی گرافن مشغولند و فقط در سال 2010 تقریبا 3000 مقاله در مورد آن منتشر شده است. فواید آن برای شرکت‌ها و مصرف‌کنندگان هم کاملا روشن است: ابزارهای سریع‌تر و ارزان‌تر که باریک‌تر و انعطاف‌پذیرترند. به این فکر کنید که گوشی هوشمند خود را لوله کنید و مانند مداد نجاران، پشت گوش بگذارید! اگر گرافن را با کاربردهای امروزی پلاستیک مقایسه کنیم، باید به انتظار روزی باشیم که همه چیز، از پاکت میوه گرفته تا لباس‌ها، دیجیتال شوند. کارت‌های ارتباطی آینده، توان پردازشی به اندازه موبایل‌های هوشمند امروزی خواهند داشت. گرافن می‌تواند کاربردهای کاملا جدیدی در ابزارهای الکترونیکی شفاف، انعطاف‌پذیر و بسیار سریع‌تر از امروز پیدا کند. یک مثال از استفاده‌های دیگر آن می‌تواند افزودن پودر گرافن به تایرها برای قوی‌تر کردن آنها باشد. [h=2]صفحه‏ی مختصات گرافنی[/h] صفحه‏ی مختصات کارتزین یا دکارتی معروف را می‏شناسید. این صفحه، شبکه‏ای است که از مربع‏هایی با طول و عرض واحد تشکیل شده ‏است. در این صفحه دو بردار یکه‏ی i و j هریک به طول یک واحد وجود دارد که توسط آن‏ها می‏توان از نقطه‏ی مبدا به هر نقطه‏ی دیگری مثل (nوm) رفت. این کار با تعریف یک بردار به شکل k=mi+njامکان پذیر می‏گردد. صفحه‏ی مختصات دکارتی؛ بردارهای یکه‏ی iو j هم اندازه و بر یکدیگر عمود هستند دستگاه مختصات کارتزین، یك دستگاه دو بعدی است كه در آن دو بردار یکه‏ی یاد شده، هم اندازه بوده و بر یکدیگر عمود هستند. اما باید توجه داشت که تمام دستگاه‏های مختصات به این شکل نیستند. بلکه می‏توان دستگاه هایی را تعریف کرد که در آن اندازه‏ی بردارهای یکه نابرابر و زاویه‏ی بین آن دو مقدار دیگری باشد مانند صفحه‏ی مختصات گرافنی. صفحه‏ی مختصات گرافنی یك صفحه‏ی دو بعدی متشکل از شش‌ضلعی‏های منتظم می باشد. این صفحه یادآور شکل منظم کندوی زنبورهای عسل است. در این صفحه‏یِ مختصاتِ دو بعدی، دو بردار یکه‏ی هم اندازه‏ی iو j را به طوری که در تصویر نشان داده شده است، تعریف می‏کنیم. زاویه‏ی بین این دو بردار برابر با 60° است. برای حرکت روی این صفحه می‏توانیم بردار C=mi+nj را تعریف نماییم. این بردار را بردار کایرال می‏نامیم. به عنوان نمونه ما چند بردار دلخواه را با شروع از یک نقطه، به عنوان مبدا، در تصویر 4 رسم کرده‌ایم. بردارهای یکه‏ی i و j در صفحه‏ی مختصات گرافنی بردارهای كایرال c=4i+2j و c=i+3j در صفحه‏ی مختصات گرافنی همچنین می‏توانیم زاویه‏ی بین بردار كایرال و محور متناظر با بردار یكه‏ی i را به عنوان زاویه كایرال كه مشخصه‏ی راستای بردار كایرال است‏ در نظر بگیریم. این زاویه در تصویر 5 نشان داده شده است. همانطور كه در آینده خواهیم دید، این زاویه یكی از مشخصه‏های نانولوله‏های كربنی می‏باشد. زاویه‏ی كایرال بین بردار c=4i+2j و محور مربوط به بردار یكه‏ ی i‏