شرکت «Graphenea» موفق به ارائه روشی شده‌ است که در آن با افزودن گرافن به آلومینا خواص مکانیکی و الکتریکی این ماده سرامیکی بهبود می‌یابد.

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، نتایج کار یک تیم تحقیقاتی در شرکت «Graphenea» نشان داده است که گرافن می‌تواند استحکام آلومینا (اکسید آلومینیوم) را افزایش دهد؛ در واقع با افزودن گرافن به این ترکیب، احتمال شکستن آلومینا تحت فشار تا ۵۰ درصد کاهش می‌یابد. این ویژگی برای کسانی که با ترکیبات سرامیکی کار می‌کنند جذابیت زیادی دارد. یکی از مزایای این روش آن است که بسیار ساده و سریع است و همچنین امکان استفاده از آن در مقیاس صنعتی وجود دارد.

این گروه تحقیقاتی معتقد است که از این روش می‌توان برای تقویت دیگر ترکیبات سرامیکی نظیر کاربید سیلیکون، نیترید سیلیکون و زیرکونیا نیز استفاده کرد. از دیگر مزایای افزودن گرافن به آلومینا آن است که هدایت الکتریکی آلومینا صدها میلیون برابر بیشتر می‌شود.

برای تقویت آلومینا ابتدا باید از اکسید گرافن شروع کرد که محلول آن به صورت تجاری در دسترس است. بعد از ترکیب آلومینا با این محلول، باید فرآیند SPS (گرمادهی با جرقه پلاسما تا دمای زیر نقطه ذوب) را روی آن اعمال کرد؛ با این کار محلول کاملا یکنواخت می‌شود. طی فرآیند گرما‌دهی جریان الکتریکی بالایی از محلول عبور می‌کند که این کار موجب آماده شدن نمونه در چند دقیقه می‌شود.

نتایج کار نشان داد که افزودن تنها ۰.۲۲ درصد گرافن به آلومینا موجب افزایش ۵۰ درصدی مقاومت آن در برابر ترک می‌شود؛ این درحالی است که برخی ویژگی‌های آلومینا دست‌نخورده باقی می‌ماند، اما خواص الکتریکی آلومینا صدها میلیون برابر افزایش می‌یابد. ترکیبات سرامیکی نظیر آلومینا کاربردهای وسیعی در صنعت دارند، به طوری که از آنها می‌توان در خودروسازی، هوافضا، پزشکی، مدیریت گرمایی و پردازش نیمه‌هادی‌ها استفاده کرد. کاهش احتمال ترک خوردگی در این ترکیبات، ویژگی است که بسیاری از شرکت‌ها و تولیدکنندگان به دنبال آن هستند.

«آلبا سنتنو» از پژوهشگران این شرکت می‌گوید: روشی که ما ارائه کردیم دارای مزایای بسیاری است؛ برای مثال موجب افزایش هدایت الکتریکی نمونه شده و خواص مکانیکی آن را بهبود می‌دهد. این موضوع اهمیت زیادی دارد، معمولا با افزایش یک ترکیب برای بهبود یک ویژگی خاص، ویژگی دیگر نمونه دستخوش تغییر نامطلوب می‌شود، در حالی که در این روش هر دو تغییر برای ما مطلوب است. ورق‌های گرافن در ساختار آلومینا مانند سپری مانع از ایجاد ترک شده و مانند یک پل موجب عبور جریان الکتریکی می‌شود.