پژوهشگران مرکز تحقیقات فناوری ویرجینیا، با همکاری آزمایشگاه «Lawrence Livermore»، روش جدیدی در خصوص تولید احجام پیچیده مبتنی بر گرافن توسعه داده‌اند. لازم به ذکر است که تولید ساختارهای پیچیده گرافنی در این مرکز، از سه سال پیش از سوی «رایان هانسلیگ»، از محققین اصلی گروه و با کار بر روی اکسید گرافن به عنوان پیشران تولید گرافن، آغاز شد. در این روش که در مجله «Materials Horizons» ارائه شده است، ابتدا یک هیدروژل متخلخل از اکسید گرافن تولید شده و در مراحل بعدی، به کمک استفاده از آلتراسونیک و اضافه نمودن یک پلیمر خاص، تجزیه اکسید گرافن رخ می‌دهد که با یک فراوری نوآورانه، ساختارهای سه‌بعدی گرافنی قابل استحصال خواهد بود.

گفتنی است که گرافن، یکی از مواد پرکاربرد در زمینه تولید باتری و همچنین صنعت هوافضا بوده و محققین تاکنون، صرفاً قادر به تولید ورق‌های گرافنی بوده‌اند. این در حالی است که پروژه مذکور، با توسعه ساختارهای سه‌بعدی گرافن، این امکان را فراهم نموده که ساختارهایی با ابعاد بسیار بزرگ‌تر از نمونه‌های فعلی تولید شوند. با توجه به ویژگی‌های منحصربه‌فرد گرافن، از جمله استحکام‌ بالا و همچنین هدایت حرارتی و الکتریکی قابل توجه آن، طیف وسیعی از کاربردها در صنایع مختلف، اعم از باتری، هوافضا، حسگرها و کاتالیست‌ها را پوشش می‌دهد.

چالش اصلی تولید گرافن و رشد آن در حالت سه‌بعدی، ایجاد گرافیت در کنار آن است که موجب افت خواص مکانیکی می‌شود. با این وجود، در صورتی که بتوان این ورق‌های گرافیتی را با استفاده از حفره‌های هوا از ماده اصلی جدا نمود، یک ساختار سه‌بعدی متخلخل گرافنی حاصل شده که به آن گرافن آئروژل گفته می‌شود. پروفسور «ژنگ»، استادیار گروه مهندسی مکانیک و مدیر آزمایشگاه ساخت پیشرفته و متامواد، در این زمینه اظهار داشت: «شیوه جدید طراحی و ساخت، باعث می‌شود تا خواص حرارتی، الکتریکی، استحکام و چگالی گرافن، به‌طور قابل توجهی بهبود یابد که این خواص، در گرافن آئروژل قابل دسترس نخواهد بود». وی همچنین در خصوص مزیت روش ابداعی، نسبت به روش اکستروژن نیز اظهار داشت: «به کمک آن فناوری، تنها امکان تولید ساختارهای محدود و ساده وجود دارد و افزایش بزرگنمایی با محدودیت همراه است. این در حالی است که در روش جدید، ما ورق‌های گرافن را به کمک یک معماری خاص، روی هم چیده و امکان تولید ساختارهای پیچیده و بزرگنمایی‌های بالا نیز فراهم شده است». 

مرجع: «R&D Mag.»