கிராஃபீன்: காற்றில் இருந்து மின்சாரம் எடுக்கும் மந்திரப் பொருள்!
காகிதத்தை விட மெல்லிய, ஆனால் எஃகை விட 200 மடங்கு வலிமையான ஒரு பொருளைக் கற்பனை செய்து பாருங்கள். அதே பொருள், செம்பை விட மிகச் சிறப்பாக மின்சாரத்தைக் கடத்தும், அதுமட்டுமின்றி காற்றில் உள்ள ஈரப்பதத்தில் இருந்து மின்சாரத்தையும் உருவாக்கும்! இது ஏதோ அறிவியல் புனைகதை அல்ல. இதுதான் கிராஃபீன் (Graphene), அறிவியலின் புதிய அற்புதம்.
கிராஃபீனைப் பயன்படுத்தி வளிமண்டல ஈரப்பதத்திலிருந்து மின்சாரம் தயாரிக்கும் தொழில்நுட்பம், தூய்மையான எரிசக்தி உலகில் ஒரு புதிய புரட்சியை ஏற்படுத்தியுள்ளது.
கிராஃபீன் ஈரப்பத மின்னாக்கி என்றால் என்ன?
கிராஃபீன் ஈரப்பத மின்னாக்கி என்பது, கிராஃபீனின் ஒரு வகையான கிராஃபீன் ஆக்சைடை (Graphene Oxide) பயன்படுத்தி, சுற்றுப்புறக் காற்றில் உள்ள நீராவி மூலக்கூறுகளுடன் வினைபுரிய வைத்து, நேரடியாக மின்சாரத்தை உருவாக்கும் ஒரு சாதனம். இதற்கு சூரிய ஒளி, காற்று அல்லது வேறு எந்த வெளிப்புற ஆற்றல் மூலமும் தேவையில்லை. காற்றில் ஈரப்பதம் இருந்தால் போதும், மின்சாரம் தானாகவே உற்பத்தியாகும்.
இது எப்படி வேலை செய்கிறது? ⚙️
இதன் செயல்பாடு ஹைட்ரோவோல்டாயிக் விளைவு (Hydrovoltaic Effect) என்ற தத்துவத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டது.
கிராஃபீன் ஆக்சைடு படலம்: இந்த தொழில்நுட்பத்தில், கிராஃபீன் ஆக்சைடால் ஆன ஒரு மெல்லிய படலம் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்த படலத்தில் ஆக்சிஜன் அணுக்கள் இருப்பதால், அது நீரை ஈர்க்கும் (hydrophilic) தன்மை கொண்டது.
ஈரப்பதத்துடன் வினை: காற்றில் உள்ள நீராவி மூலக்கூறுகள் (H₂O) இந்த கிராஃபீன் ஆக்சைடு படலத்தின் மீது படியும்போது, அவை படலத்தின் நுண்ணிய அடுக்குகளுக்குள் ஊடுருவுகின்றன.
அயனிகளின் நகர்வு: నీటి மூலக்கூறுகள், கிராஃபீன் ஆக்சைடுடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது, நேர்மின் சுமையுடைய ஹைட்ரஜன் அயனிகளாக (H⁺) பிரிகின்றன. கிராஃபீன் ஆக்சைடு படலத்தின் தனித்துவமான அமைப்பு காரணமாக, இந்த ஹைட்ரஜன் அயனிகள் ஒரு নির্দিষ্ট திசையில் நகரத் தொடங்குகின்றன.
மின்னழுத்த வேறுபாடு உருவாக்கம்: இந்த அயனிகளின் சீரான நகர்வு, படலத்தின் இரண்டு முனைகளுக்கு இடையே ஒரு மின்னழுத்த வேறுபாட்டை (voltage difference) உருவாக்குகிறது.
மின்சார உற்பத்தி: இந்த மின்னழுத்த வேறுபாடு, ஒரு தொடர்ச்சியான, சிறிய அளவிலான மின்சார ஓட்டத்தை (electric current) உருவாக்குகிறது. பல கிராஃபீன் படலங்களை ஒன்றாக இணைப்பதன் மூலம், இந்த மின்சாரத்தின் அளவை அதிகரிக்க முடியும்.
ஏன் கிராஃபீன் ஒரு சிறந்த தேர்வாக இருக்கிறது?
அதிக பரப்பளவு: கிராஃபீன் மிகவும் மெல்லியது மற்றும் இலகுவானது. ஒரு கிராம் கிராஃபீன் ஒரு கால்பந்து மைதானம் முழுவதையும் மூடும் அளவுக்கு பரப்பளவைக் கொண்டுள்ளது. இந்த பரந்த பரப்பளவு, அதிகளவு ஈரப்பதத்துடன் வினைபுரிந்து அதிக மின்சாரத்தை உருவாக்க உதவுகிறது.
சிறந்த கடத்தும் திறன்: இது மிகச் சிறந்த மின்கடத்தி என்பதால், உருவாகும் மின்சாரத்தை இழப்பின்றி எளிதாக வெளியே கொண்டு வர முடிகிறது.
உற்பத்தி எளிமை: கிராஃபைட் (Graphite - பென்சில் முனையில் இருப்பது) எனும் பொருளில் இருந்து கிராஃபீன் ஆக்சைடை எளிதாகவும், குறைந்த செலவிலும் தயாரிக்க முடியும்.
எதிர்காலப் பயன்பாடுகள் 🚀
இந்த தொழில்நுட்பம் இன்னும் வளர்ச்சியின் ஆரம்ப கட்டத்தில் இருந்தாலும், இதன் எதிர்காலம் மிகவும் பிரகாசமாகத் தெரிகிறது:
சுய-ஆற்றல் கொண்ட சென்சார்கள்: தொலைதூர இடங்களில் உள்ள வானிலை அல்லது சுற்றுச்சூழல் சென்சார்களுக்குத் தேவையான மின்சாரத்தை இதன் மூலம் வழங்கலாம்.
அணியக்கூடிய மின்னணு சாதனங்கள்: ஸ்மார்ட் வாட்ச்கள், ஃபிட்னஸ் பேண்டுகள் போன்ற சாதனங்கள் நமது வியர்வையில் உள்ள ஈரப்பதத்தில் இருந்தே தங்களுக்குத் தேவையான சக்தியைப் பெற்றுக்கொள்ளும்.
மருத்துவ உள்வைப்புகள் (Medical Implants): உடலுக்குள் பொருத்தப்படும் மருத்துவக் கருவிகளுக்குத் தேவையான ஆற்றலை, உடலின் ஈரப்பதத்தில் இருந்தே எடுத்துக்கொள்ள முடியும்.
சுத்தமான ஆற்றல் மூலம்: தொலைதூர மற்றும் மின் கட்டமைப்பு இல்லாத கிராமங்களுக்கு, சிறிய அளவிலான மின் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய இது ஒரு சிறந்த தீர்வாக அமையும்.
சுருக்கமாகச் சொன்னால், கிராஃபீன் அடிப்படையிலான ஈரப்பத மின்னாக்கிகள், நம்மைச் சுற்றியுள்ள காற்றில் இருந்தே மின்சாரம் எடுக்கும் ஒரு திறவுகோலை நமக்கு வழங்கியுள்ளன. இந்த தொழில்நுட்பம் முழுமையடையும் போது, அது நமது ஆற்றல் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்யும் விதத்தையே மாற்றியமைக்கும் என்பதில் சந்தேகமில்லை.