کتاب خواص و ویژگی‌های گرافن

کتاب خواص و ویژگی‌های گرافن، به قلم هدی قوامی‌نیا، استاد دانشگاه آزاد اسلامی واحد دزفول، تلاش دارد تا با نگاهی جامع، دقیق و علمی یک ماده نوظهور به نام گرافن را زیر ذره‌بینش بیاورد و خواننده را با ابعاد مختلف آن آشنا کند. در دنیای امروز، گرافن به‌عنوان یکی از شگفت‌انگیزترین کشفیات علم مواد شناخته می‌شود، ماده‌ای دوبعدی با ساختار لانه‌زنبوری از اتم‌های کربن که خواص منحصر‌به‌فردی در زمینه‌های الکترونیک، مکانیک، اپتیک و گرما دارد.

درباره‌ی کتاب خواص و ویژگی‌های گرافن

در عصری که مرزهای علم و فناوری با سرعتی خیره‌کننده در حال بازتعریف هستند، گرافن به‌عنوان یکی از هیجان‌انگیزترین و پُرکاربردترین مواد نوین قرن بیست‌و‌یکم، جایگاهی ویژه در تحقیقات علمی به دست آورده است. کتاب خواص و ویژگی‌های گرافن منبعی است جامع، ساختارمند و پژوهش‌محور که به قلم هدی قوامی‌نیا، عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد دزفول، نگاشته شده و با رویکردی تحلیلی و آموزشی به واکاوی این ماده‌ی خارق‌العاده می‌پردازد.

این اثر در چهار فصل تدوین شده و با زبانی رسمی و علمی، اما قابل‌درک برای مخاطبان دانشگاهی، مفاهیم پیچیده‌ی گرافن را به زبانی دقیق و منظم ارائه می‌دهد. در فصل نخست، با مروری بر ساختارهای کربنی، به معرفی آلوتروپ‌های مختلف کربن و جایگاه گرافن در میان آن‌ها پرداخته می‌شود. سپس سیر کشف این ماده، از نظریه‌های اولیه‌ی فیزیک حالت جامد تا لحظه‌ی تاریخی جداسازی مکانیکی آن توسط آندره گایم و کنستانتین نووسلوف، با دقتی روایی و علمی بررسی شده است.

فصل دوم به بررسی ساختارهای اتمی و میکروسکوپی گرافن اختصاص دارد و تکنیک‌های مختلف تحلیل سطحی مانند میکروسکوپ الکترونی، میکروسکوپ عبوری و طیف‌سنجی رامان را پوشش می‌دهد. در فصل سوم، کتاب وارد حوزه‌ی ساختارهای چندبعدی گرافن می‌شود و انواع آرایش‌های ماکروسکوپی یک‌بعدی، دوبعدی و سه‌بعدی بر پایه‌ی گرافن را همراه با روش‌های سنتز آن‌ها شرح می‌دهد. نهایتاً در فصل چهارم، خواص بنیادی این ماده—از جمله خواص الکترونیکی، نوری، مکانیکی، حرارتی و شیمیایی—به تفصیل مورد تحلیل قرار می‌گیرد.

از ویژگی‌های برجسته‌ی این کتاب می‌توان به ارائه‌ی تصاویر علمی، نمودارهای ساختاری، ارجاعات معتبر به منابع پژوهشی، و پوشش دقیق و به‌روز مفاهیم اشاره کرد.

کتاب خواص و ویژگی‌های گرافن نه‌فقط یک متن علمی، بلکه دریچه‌ای است به سوی آینده‌ی موادی که قرار است صنعت، الکترونیک، پزشکی و انرژی را متحول کنند. این کتاب با همت انتشارات گنجور به چاپ رسیده است.

کتاب خواص و ویژگی‌های گرافن برای چه کسانی مناسب است؟

کتاب حاضر برای دانشجویان تحصیلات تکمیلی رشته‌های فیزیک، شیمی، مهندسی مواد، نانوفناوری و نیز پژوهشگران حوزه‌ی نانومواد، یک مرجع آموزشی و پژوهشی ارزشمند به شمار می‌آید. همچنین برای علاقمندان به فناوری‌های نوظهور، پلی استوار میان نظریه و کاربرد فراهم می‌آورد.

در بخشی از کتاب خواص و ویژگی‌های گرافن می‌خوانیم

گزارش‌های زیادی در مورد ریسندگی مرطوب نانولوله‌های کربنی (CNTs) برای تهیه الیاف ماکروسکوپی وجود دارد. محصولات، ساختارهای مونتاژ شده و خواص عالی، کاربردهای بالقوه این ماده را گسترش دادند. برخی از محققان با الهام از این روش‌ها، چرخش مرطوب را برای تهیه الیاف گرافن پیوسته، منظم و قابل تنظیم (GFs) توسعه دادند.

به عنوان پیش ساز گرافن، GO پراکنده شدن عالی در حلال‌های مشترک را به نمایش می‌گذارند. محلول آبی GO به راحتی می‌تواند کریستال‌های مایع را تشکیل دهد. این ویژگی به نفع کاربردهای گسترده آن در مواد سفارش داده شده ماکروسکوپی خود مونتاژ است. علاوه بر این، اکسید گرافن (GO) به راحتی از طریق اکسیداسیون شیمیایی پولک‌های گرافیت تهیه می‌شود و می‌تواند با کاهش شیمیایی یا حرارتی به گرافن تبدیل شود، بنابراین انتخاب بسیار خوبی برای گرفتن تعلیق GO به عنوان دوپ‌های ریسندگی است.

فرایند ریسندگی معمولی در شکل 3-1 الف نشان داده شده است. پراش‌های GO از سرنگ‌های شیشه‌ای به حمام انعقادی تشکیل شده از محلول NaOH/methanol تزریق شده‌اند. با استفاده از ساختارهای لایه لایه کریستال‌های مایع GO، خو و همکارانش موفق به ایجاد پراکندگی با غلظت بالاGO می‌شوند که می‌تواند برای تولید الیاف چند متری استفاده شود (شکل 3-1الف).

سپس فیبرهای GO از نظر شیمیایی توسط هیدرویدیودیک اسید به GFs کاهش می‌یابند. شکستگی و ریختن سطحی الیاف GO ورق‌های GO همتراز شده با سطوح خرد شده را نشان می‌دهد که برای خواص مکانیکی عالی الیاف حیاتی هستند. استحکام شکستگی فیبرهای GO کاهش یافته 140 مگا پاسکال بود، در حالی که مدول یانگ 7/7 گیگاپاسکال بود که کسر قابل توجهی کشیدگی ~5. 8 درصد داشت. رسانایی الکتریکی به دست آمده به اندازه 2. 5×104 S/m بود. با توجه به انعطاف پذیری عالی آن‌ها (نشان داده شده توسط گره سفت شده در شکل 3-1 (س), GFs می‌تواند بر پایه الگوهای دوزی و امواج، درکاربردهای زیادی همچون منسوجات عملکردی، سنسورهای انعطاف پذیر، آنتن و باتری و غیره مورد استفاده قرار گیرند.