تقنية تعزز أداء وصلابة الإلكترونيات المرنة باستخدام مادة الغرافين
توصل فريق بحثي من قسم الفيزياء بمعهد كاليفورنيا التقني "كالتيك" في الولايات المتحدة، إلى تقنية جديدة تعزز من أداء وصلابة الإلكترونيات المرنة باستخدام مادة الغرافين.
ووفق الموقع الإلكتروني لمعهد "كالتيك"، اكتشف الباحثون أن الغرافين يمكن أن يحسن بشكل كبير من أداء الدوائر الكهربائية في الأجهزة الإلكترونية المرنة، مثل: الهواتف الذكية، وشاشات العرض الكبيرة القابلة للطي، والمستشعرات القابلة للارتداء، والخوذات، وغيرها.
كما يمكنه مضاعفة صلابة هذه الأجهزة الإلكترونية المرنة؛ ما يزيد من مدة صلاحية استخدامها.
وطبق الفريق البحثي خلال التجارب صفائح رقيقة من الغرافين يبلغ سمكها ذرة واحدة، على مجموعة من الإلكترونيات المرنة، وذلك باستخدام شعاع بلازما وردي اللون.
ويظهر السطح النهائي للإلكترونيات المرنة مع الغرافين أكثر لمعانًا.
وأضاف الباحثون صفائح الغرافين مباشرة إلى هيكل نحاسي رقيق، وهو شائع الاستخدام في الإلكترونيات؛ ما حسن من خصائصه في التوصيل الحراري والكهربائي، ومنع تعرضه للتآكل المعتاد.
وبحسب ناي تشانغ يه، الباحثة المشاركة في الدراسة، فإن الهياكل النحاسية المطلية بالغرافين يمكن طيّها 200000 مرة دون تلف، مقارنة بالتركيبات النحاسية الأصلية، والتي تبدأ بالتصدع بعد 20000 مرة من طيّها.
كما طبق الفريق البحثي الغرافين على عينة معدن من الذهب، والذي يعتبر مكوّنًا شائعًا في الأجهزة الحيوية القابلة للزرع والمستشعرات الصحية، وتبين أن الغرافين يعمل على إبطاء معدل تآكل الذهب، عند تفاعله مع العلامات الحيوية للجسم.
ومن جهته، أوضح تشن لو، الباحث المشارك في الدراسة، أن الغرافين يمكن تطبيقه مباشرة على هياكل الإلكترونيات المرنة، سواء كانت من المعادن أو البلاستيك، حيث تتم العملية في درجة حرارة الغرفة؛ ما يمنع تعرض المواد الحساسة في عملية التصنيع لأي ضرر.
وكشف الباحث تشن لو عن إمكانية استخدام الغرافين في إنشاء إصدارات أصغر من الإلكترونيات المستخدمة على نطاق واسع اليوم.
وأوضح أنه يمكن دمج الغرافين مع السيليكون، لتقليص حجم الأجهزة الإلكترونية الصغيرة إلى أحجام أصغر، حيث يؤدي ذلك إلى تقليل تبديد الحرارة وتخفيض استهلاك الطاقة.
وكان باحثون في علوم المواد، اكتشفوا الغرافين للمرة الأولى في عام 2004، إذ صنفوه آنذاك على أنه مادة مستقبلية فائقة الجودة، وأقوى 200 مرة من الفولاذ.
وأظهرت الاختبارات السابقة أن مادة الكربون في الغرافين، موصل كهربائي وحراري قوي بشكل لا يصدق؛ ما يجعلها مكونًا مثاليًا لتعزيز أداء أشباه الموصلات الموجودة في العديد من الأجهزة الإلكترونية.
ورغم ذلك لم يتمكن المصنعون من إنتاج كميات كبيرة من الغرافين على نطاق صناعي، إذ يمكن لدراسة الباحثين في معهد "كالتيك" التغلب على هذه المشكلة.
