عندما يتحدث الجرافين، يستطيع العلماء الآن الاستماع

أعاد نشره أفلاطون

المتابعون: 0

يجد الأخوة في مختبر رايس أن الصوت الناتج عن إنتاج الجرافين يحتوي على بيانات قيمة

نشرت في الأصل على جامعة رايس، أخبار رايس.
By مايك ويليامز

قد يكون من الصحيح أن الرؤية هي الإيمان، ولكن في بعض الأحيان يمكن أن يكون السمع أفضل.

مثال على ذلك: سمع شقيقان في مختبر جامعة رايس شيئًا غير عادي أثناء تصنيع الجرافين. وفي النهاية، قرروا أن الصوت نفسه يمكن أن يمنحهم بيانات قيمة حول المنتج.

[المحتوى جزءا لا يتجزأ]

الأخوان، جون لي، أحد خريجي جامعة رايس الذين يدرسون الآن في جامعة ستانفورد، وفيكتور لي، الذي كان آنذاك طالبًا في المدرسة الثانوية في نيويورك وهو الآن طالب جديد في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، هما المؤلفان الرئيسيان لورقة بحثية تصف الواقع الحقيقي. -تحليل الوقت الجرافين الناجم عن الليزر (LIG) الإنتاج من خلال الصوت.

كان الأخوان يعملان في مختبر كيميائي رايس جولة جيمس عندما توصلوا إلى فرضيتهم وعرضوها في اجتماع جماعي.

يتذكر جون لي قائلاً: "قال البروفيسور تور: إنه أمر مثير للاهتمام، وطلب منا أن نتابعه كمشروع محتمل".

فيكتور لي بإذن من جامعة رايس، عندما يتحدث الجرافين، يستطيع العلماء الآن الاستماع

جون لي بإذن من جامعة رايس، عندما يتحدث الجرافين، يستطيع العلماء الآن الاستماع

النتائج التي تظهر في المواد الوظيفية المتقدمة، وصف نظامًا بسيطًا لمعالجة الإشارات الصوتية الذي يقوم بتحليل LIG في الوقت الفعلي لتحديد شكله وجودته.

ليج, تم تقديمه بواسطة Tour Lab في عام 2014يصنع طبقات من صفائح الجرافين المترابطة عن طريق تسخين الجزء العلوي من ورقة بوليمر رقيقة إلى 2,500 درجة مئوية (4,532 درجة فهرنهايت)، تاركًا وراءها ذرات الكربون فقط. ومنذ ذلك الحين تم تطبيق هذه التقنية على تصنيع الجرافين من مواد خام أخرى، حتى الطعام.

قال جون: "في ظل ظروف مختلفة، نسمع أصواتًا مختلفة بسبب حدوث عمليات مختلفة". "لذا، إذا سمعنا اختلافات أثناء عملية التركيب، فسنكون قادرين على اكتشاف المواد المختلفة التي يتم تشكيلها."

وقال إن التحليل الصوتي يتيح "قدرات أكبر بكثير للتحكم في الجودة والتي تعد من حيث الحجم أسرع من توصيف الجرافين المستحث بالليزر بواسطة تقنيات الفحص المجهري.

قال جون: "في تحليل المواد، غالبًا ما تكون هناك مقايضات بين التكلفة والسرعة وقابلية التوسع والدقة والإحكام، خاصة فيما يتعلق بكمية المواد التي يمكنك معالجتها بشكل منهجي". "ما لدينا هنا يسمح لنا بتوسيع نطاق قدراتنا التحليلية بكفاءة إلى الكمية الكاملة من المواد التي نحاول تجميعها بطريقة قوية."

دعا جون شقيقه الأصغر إلى هيوستن، لعلمه أن خبرته ستكون بمثابة ميزة إضافية في المختبر. وقال: "لدينا مجموعات مهارات تكميلية تقريبًا حسب التصميم، حيث أتجنب التخصص في الأشياء التي يعرفها جيدًا، وبالمثل يتجنب المجالات التي أعرفها جيدًا". "لذلك نحن نشكل فريقًا قويًا للغاية.

وقال: "في الأساس، قمت بالربط بين الأصوات الصحيحة والمنتج المناسب، وقام هو بالربط بين الأصوات المختلفة والمنتجات المختلفة". "كما أنه أقوى بكثير مني في بعض التقنيات الحسابية، في حين أنني في المقام الأول تجريبي."

يقوم ميكروفون صغير من أمازون بقيمة 31 دولارًا، مُثبت على رأس الليزر ومثبت بهاتف محمول داخل خزانة الليزر، بالتقاط الصوت لتحليله.

"لقد قام الأخوان بتحويل نمط الصوت من خلال تقنية رياضية تسمى أ تحويل فورييه السريعوقال تور: "حتى يتمكنوا من الحصول على بيانات رقمية من البيانات الصوتية". "من خلال بعض الحسابات الرياضية، يمكن أن تكون هذه البيانات أداة تحليلية شبه فورية لتقييم نوع المنتج ونقائه."

يقوم أليكس لاثيم، وهو طالب دراسات عليا في الفيزياء التطبيقية بجامعة رايس، بإعداد عينة لاستخدام الليزر. يستخدم المختبر الصوت لتحليل تخليق الجرافين المستحث بالليزر في الوقت الحقيقي. تصوير براندون مارتن

وقال جون لي إن الأصوات المنبعثة "توفر معلومات عن استرخاء مدخلات الطاقة عندما يضرب الليزر العينة ويتم امتصاصه أو نقله أو تشتيته أو عكسه أو تحويله بشكل عام إلى أنواع مختلفة من الطاقة. وهذا يسمح لنا بالحصول على معلومات محلية عن خصائص البنية المجهرية للجرافين وخصائصه المورفولوجية وخصائصه على المستوى النانوي."

لا تزال الجولة معجبة ببراعتهم.

وقال: "ما توصل إليه هؤلاء الإخوة أمر مذهل". "إنهم يسمعون أصوات التوليف أثناء تنفيذه، ومن خلال ذلك يمكنهم تحديد نوع المنتج وجودته على الفور تقريبًا. قد يكون هذا نهجًا مهمًا أثناء عملية التجميع لتوجيه معايير التصنيع."

وقال إن التحليل السليم يمكن أن يساهم في عدد من عمليات التصنيع، بما في ذلك مختبره الخاص فلاش جول للتدفئة، طريقة لصنع الجرافين ومواد أخرى من منتجات النفايات، بالإضافة إلى التلبيد، وهندسة الطور، وهندسة الإجهاد، وترسيب البخار الكيميائي، والاحتراق، والتليين، والقطع بالليزر، وتطور الغاز، والتقطير والمزيد.

وقال تور: "بين خبرة جون التجريبية وموهبة فيكتور الرياضية، فإن فريق العائلة هائل". "إن أعظم سعادتي هو توفير جو حيث يمكن للعقول الشابة أن تبدع وتزدهر، وفي هذه الحالة، أظهروا خبرة تفوق بكثير سنواتهم، حيث كان جون يبلغ من العمر 19 عامًا فقط وفيكتور يبلغ من العمر 17 عامًا وقت اكتشافهما."

المؤلفون المشاركون في هذه الورقة هم طلاب الدراسات العليا في رايس جاكوب بيكهام وويين تشين، وباحث ما بعد الدكتوراه بينج دينج، والخريج دوي لونج، وعالم الأبحاث كارتر كيتريل. تور هو كرسي TT وWF Chao في الكيمياء، كما أنه أستاذ علوم الكمبيوتر وعلوم المواد وهندسة النانو.

قام مكتب القوات الجوية للبحث العلمي (FA9550-19-1-0296) بدعم البحث.

هل تقدر أصالة CleanTechnica؟ النظر في أن تصبح عضو في CleanTechnica أو داعم أو فني أو سفير - أو راعي على Patreon.