استفاده از یک ماده رویایی در تولید الیاف گرافن

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، شرکت هوویس (Huvis) یکی از تولیدکنندگان الیاف در کشور کره‌جنوبی، شروع به تولید انبوه «الیاف گرافن» کرده است و برای این کار از گرافیت، که بیشتر به‌عنوان یک ماده رویایی نامیده می‌شود، استفاده شده است.

گرافن ماده‌ای دو بعدی است که با جداسازی یک لایه اتم کربن از گرافیت به دست می‌آید. از نظر تئوری، این ماده بیش از ۲۰۰ برابر قوی‌تر از فولاد است و از هدایت گرمایی و الکتریکی برجسته‌ای برخوردار است. گرافن عملکرد ضدباکتریایی بسیار خوبی نیز دارد. به همین دلیل، بیشتر از آن به‌عنوان یک ماده رویایی یاد می‌شود و در سال ۲۰۰۴ بود که یک تیم تحقیقاتی در بریتانیا موفق به جداسازی گرافن شد.

الیاف گرافن به‌عنوان نخ با تزریق گرافن به فرآیند تولید الیاف ساخته می‌شود. تا پیش از این، تولید الیاف گرافن با خلوص بالا فقط در مرحله تحقیقات آزمایشگاهی امکان‌پذیر بوده است. از آنجا که گرافن، یک آلوتروپ کربنی بوده و از قابلیت پراکندگی ضعیفی برخوردار است، سنتز آن با پلیمر PET (پلی‌استر) کار آسانی نیست.

در نتیجه، بیشتر الیاف گرافن که تاکنون تجاری شده است، یا دارای محتوای گرافن غیراستاندارد بوده، یا این الیاف با گرافن پوشانده شده‌است؛ بنابراین، به سختی می‌توان آن را الیاف گرافن واقعی نامید. به همین دلیل است که الیاف گرافنی موجود در بازار در برخی موارد سیاه یا خاکستری است. گرافن بسته به کاربرد آن از روش‌های مختلف از گرافیت استخراج می‌شود.

Smart Nano Venture از دانشگاه ملی سئول موفق شد گرافن را به‌عنوان ابر ذرات جدا کند. تیم تحقیقاتی Smart Nano به سرپرستی پژوهشگرانی که از گروه شیمی فارغ التحصیل شده بودند، موفق به تولید گرافن تک لایه با خلوص بالا در سال ۲۰۱۸ شدند و در سال ۲۰۱۹ نیز گرافن مایع، نه از نوع پودر، را تولید کردند.

در ادامه شرکت نئوانپلا (NeoEnpla) و شرکت هواسونگ (Hwaseong)، سازنده پلاستیک سازگار با محیط‌زیست، این گرافن را از Smart Nano دریافت کرد و از آن برای تولید مستربچ‌های گرافنی به‌ منظور ساخت الیاف استفاده کرد.

نئوانپلا از فناوری انحصاری خود برای تولید ماده‌ای ناهمگن، به نام MEPPS که به‌طور مستقل ایجاد کرده بود، استفاده کرد تا با ترکیبی پایدار از گرافن و پلیمر PET تولید شود.

هوویس و نئوانپلا از مارس ۲۰۲۰ الیاف گرافن را به‌صورت آزمایشی تولید می‌کنند. پس از انجام ۷ آزمایش برای افزایش خلوص گرافن، آن‌ها سرانجام موفق به تولید الیاف گرافنی با خلوص بالا شدند.

در مارس ۲۰۲۱ هوویس و نئوانپلا تفاهم‌نامه‌ای را برای تولید انبوه الیاف گرافنی امضا کردند. این تفاهم‌نامه هوویس را قادر می‌سازد تا ۵ سال آینده، مواد اولیه مورد نیاز برای تولید الیاف گرافنی را دریافت کند. این دو شرکت همچنین در نظر دارند به‌طور مداوم علاوه‌بر تحقیق و توسعه بیشتر برای گسترش نخ‌های گرافنی، تبلیغات مشترکی را در داخل و خارج از کشور انجام دهند.