مؤتمر دولي عبر الإنترنت بمشاركة قادة الصناعة والأكاديميين كان معنيًا بتعزيز التقنيات المتقدمة التي تتضمن مادة الجرافين، والتي تعد أساسًا لأحد أهم الاكتشافات حتى الآن في القرن الحادي والعشرين
المؤتمر الدولي بقيادة جمعية الجرافين الإسرائيلية التابعة لهيئة الابتكار (انعقد اتحاد الجرافين الإسرائيلي) عبر الإنترنت وتناول المادة التي تعتبر أساس أحد أهم الاكتشافات حتى الآن في القرن الحادي والعشرين ولها تأثير كبير في تبديد الحرارة في الدوائر الكهربائية وتحقيق أداء عالي حتى في الترددات العالية مجال.
تعمل جمعية الجرافين الإسرائيلية على الترويج لاستخدام الجرافين كمادة فريدة ومبتكرة في صناعة الإلكترونيات، مع التركيز على استخدام الجرافين في المنتجات وعمليات الإنتاج في الصناعة الإسرائيلية. في العقد الماضي، برز الجرافين كأحد المواد التي من المتوقع أن تؤثر على التطور التكنولوجي العالمي. يتمتع الجرافين بإمكانات تكنولوجية كبيرة بفضل خصائصه الفريدة - القدرة على توصيل الحرارة ونقل المعلومات بمعدل مرتفع. هذه القدرات مناسبة للتطبيقات في مجال الإلكترونيات.
المعرفة الفريدة التي تم تطويرها في الأكاديمية الإسرائيلية في هذا المجال، تجعل من الممكن تحقيق إمكانات الجرافين لصالح تطوير التقنيات والمنتجات المستقبلية - عندما يتيح تطبيق الجرافين التغلب على الحواجز القائمة في الصناعة، مما يضع إسرائيل في طليعة التكنولوجيا وتمثل طفرة عالمية في القدرة على الاستفادة من الخصائص الفريدة للجرافين في صناعة الإلكترونيات.
منع تسخين المكونات الإلكترونية
يتركز نشاط الجمعية في مجالين رئيسيين: المجال الأول هو تبديد الحرارة في الدوائر الكهربائية - يمنع هذا العنصر ارتفاع درجة الحرارة ويجعل من الممكن تقليل درجة تسخين النقاط الحرجة، مثل المعالجات والرقائق كثيفة الاستهلاك للطاقة. المجال الثاني هو نقل المعلومات بمعدلات عالية - من المتوقع أن يسمح هذا المجال بنقل المعلومات بمعدل أسرع بكثير من المعتاد، وبالتالي تسريع قدرات الاتصال لأجهزة الكمبيوتر ومزارع الخوادم بشكل كبير. ومن المتوقع أن يساهم النشاط التطويري في مجموعة واسعة من الاستخدامات التكنولوجية المعتمدة على الدوائر المطبوعة، على سبيل المثال: استخدام الواقع الافتراضي والمعزز في المنزل، وتوفير القدرة على ممارسة ألعاب الكمبيوتر بوتيرة سريعة ودقة عالية، واستخدامات الروبوتات والشبكات. - استخدامات الذكاء الاصطناعي المبنية على.
وقال كبير العلماء نيابة عن وزارة الاقتصاد ورئيس مجلس إدارة هيئة الابتكار، الدكتور آمي أبلباوم: "إن مجموعة الجرافين هي إحدى طرق الهيئة لتعزيز التكنولوجيا العامة. نحن نجمع بين الصناعة والأوساط الأكاديمية والمؤسسات البحثية المختلفة، وفي كثير من الحالات نقوم بربط الشركات المتنافسة التي لن تتعاون بطريقة أخرى. إن ما نحاول القيام به هو الترويج لأبحاث أعظم وأكثر فائدة للجميع، وأن نكون أكثر نجاحاً من أي شركة منفردة. وهذا التعاون ليس واضحاً بذاته. يعد الجرافين أحد أكثر المواد الواعدة، وبمجرد أن ننقله من المختبر إلى الصناعة، سيكون له تأثير كبير على الصناعات الإلكترونية. أنا سعيد لأنه على خلفية الأوقات الصعبة التي يمر بها العالم وفي إسرائيل بسبب فيروس كورونا، فإن الجمعية تظهر تقدما وتعقد هذا الحدث المهم".
بدأت أنشطة الجمعية في يناير 2020
وقال منسق النشاط في جمعية الجرافين الإسرائيلية أنار شوهام: "بدأت الجمعية بعد POC في عام 2019 وبدأنا نشاط الجمعية في يناير 2020، وهدفها الأساسي هو إدخال الجرافين لتحسين الدوائر الإلكترونية المطبوعة. هناك العديد من الدراسات في العالم في مجال الجرافين وهو موضوع ساخن، وهناك العديد من مجالات البحث في هذا المجال وإمكانات عالية في العديد من مجالات الهندسة والبحث والتطوير. نعتقد أن الجرافين الموجود في ثنائي الفينيل متعدد الكلور سيكون له تأثير واسع في الصناعة، وبما أن إسرائيل لديها الكثير من المعرفة البحثية حول هذا الموضوع، فقد اعتقدنا أنه سيكون من الصواب تطبيق هذه المعرفة في صناعة الإلكترونيات الإسرائيلية. نحن نركز على ثلاثة مجالات من النشاط: إدارة الحرارة من خلال الجمع بين طبقات الجرافين الرفيعة والسميكة في ثنائي الفينيل متعدد الكلور واستخدام الجرافين لطلاء الدوائر المطبوعة، ودعم السرعة العالية والعمليات الصناعية".
طبقة واحدة من الجرافين بمعدل نمو مرتفع
قام البروفيسور رودني روف من المعهد الوطني للعلوم والتكنولوجيا في أولسان، كوريا الجنوبية (UNIST)، والباحث المشهور عالميًا في مجال الجرافين وأول من قام بزراعة المادة باستخدام طريقة CVD، بتفصيل البحث الذي يقوده في إنتاج الجرافين وإنتاج سبائك النحاس والنيكل لنمو الجرافين. وأشار إلى أنه في مجموعة واسعة من الظروف، يمكن الحصول على طبقة واحدة من الجرافين دون إضافة طبقات، وأن معدل النمو يمكن أن يكون سريعًا جدًا. قام بتحسين العلاقة بين خصائص السطح ونمو الجرافين. ووصف كيف تم تحويل الجرافين ثنائي الطبقة الذي تم إنتاجه بواسطة CVD إلى مادة ألماس أحادية الطبقة.
رئيس جمعية الجرافين الإسرائيلية ورئيس مجموعة التطوير المتقدم في NVIDIA، الدكتور إيلاد مانتوفيتش: "نحن نعيش حاليًا في عصر يتزايد فيه استهلاك المعلومات بمعدل هائل في كل مكان. وبينما نقوم بتحليل المزيد من البيانات، يمكن استخلاص المزيد من الأفكار منها والتي يمكن استخدامها لمجموعة واسعة من الاستخدامات والمنتجات. عندما ندرس التحديات التكنولوجية الحالية في تكنولوجيات نقل المعلومات، فمن الممكن تحديد أن أحد التحديات الهامة هو الخسائر في الدوائر المطبوعة عالية التردد. أحد الحلول الرائدة للإجابة على هذا التحدي هو استخدام الجرافين. يعتبر الجرافين بمثابة "الكأس المقدسة" التي تخلق مساحة جديدة من الحلول التي تسمح بالحفاظ على مستوى عالٍ من الأداء مع زيادة عرض النطاق الترددي للبطاقات الإلكترونية - وعليه، يركز أحد المحاور الرئيسية في مجاد على نقل المعلومات بسرعة عالية معدل. كجزء من نشاط الجمعية، نهدف إلى تقديم حل شامل يسمح بالرجوع إلى جميع قواعد سلسلة التوريد الضرورية. من التخطيط إلى التصنيع والتحقق من جودة المنتج النهائي. إن توفير مرجع لسلسلة الإنتاج بأكملها، من البداية إلى النهاية، سيسمح بالدمج البسيط للموضوع في المستقبل في بيئة الأعمال التكنولوجية والوصول السريع إلى التكامل الكامل لهذه المادة المتقدمة في الصناعة. ونحن سعداء بالدعم المستمر الذي تقدمه هيئة الابتكار في جمعية الجرافين، والذي يمكّن من الترويج للتقنيات المبتكرة التي تم تطويرها داخل الجمعية بطريقة عالية الجودة وسريعة."
محاليل التوصيل الحراري
تحدث مدير التكنولوجيا في شركة PCB Technologies، ياد عليا، عن حلول التوصيل الحراري مع الجرافين ودمجه في الدوائر المطبوعة: "يمكن تحقيق ميزتين مهمتين باستخدام الجرافين في تصميم الدوائر المطبوعة. يمتلك الجرافين متعدد الطبقات آلية لتبديد الحرارة يمكنها خفض درجة حرارة المكونات التي تصل إلى مستوى حرج، ويمكن للجرافين المستخدم بسرعة في التطبيقات الرقمية أن يقلل من الخسارة. وقال إيليا: "إن شركة PCB Technologies المتخصصة في تصميم وتصنيع الدوائر المطبوعة المتطورة ومتعددة التقنيات ومكوناتها، تشارك بفعالية في جمعية الجرافين التابعة لهيئة الابتكار. إن تضمين الجرافين في الدوائر المطبوعة سيوفر حلاً فريدًا للدوائر عالية السرعة، ودوائر HSD، ودوائر الطاقة لإزالة الحرارة وتبديدها، نظرًا لخصائصه الفريدة. قدمت علياء نظرة عامة واسعة بغرض فهم التطبيقات والعمليات والمواد الخام الخاصة، من أجل معالجة نفس القيود: إزالة الحرارة والتردد العالي. وتضمنت المراجعة حلولاً فريدة لصناعة الطيران والرادار، وقال إيليا: "ترى شركة PCB Technologies أنه من المهم دمج الجرافين في دوائر HSD، من أجل تحسين الأداء، وتقليل مكبرات الصوت في الدوائر والأنظمة المعقدة".
وبالعودة إلى الجلسة الأولى للمؤتمر، تحدث البروفيسور أرييل يشما من كلية الهندسة في جامعة تل أبيب عن انتقال العمل بالجرافين من المختبر إلى الصناعة.
وفي الجلسة الثانية التي عقدت تحدث البروفيسور أندريا فيراري الخبير العالمي من مركز الجرافين بجامعة كامبريدج عن الجرافين والمواد ذات الطبقات في مجالات الضوئيات والإلكترونيات الضوئية. تحدث عن احتياجات الاتصالات المستقبلية والخيارات البصرية وأجهزة التعديل وأجهزة الاستشعار والمزيد. وأشار البروفيسور فيراري أنه بحلول عام 2025 التكنولوجيا ستمثل شبكات الجيل الخامس 5% من إجمالي بيانات الهاتف المحمول و45% من مشتركي الهواتف المحمولة في أمريكا الشمالية. ومن المتوقع أن تنمو حركة المرور بنسبة 74% كل عام بين عامي 31 و2019. وأشار إلى أنه بعد 2025G، ستجمع 5G بين 6G والذكاء الاصطناعي وتحليل البيانات وإنترنت الأشياء. وتحدث عن التغلب على مراكز البيانات والاختناقات في هوائيات 5G والتحديات ودور الجرافين الذي يمكن أن يقدم مجموعة متنوعة من تحسينات الأداء.
تحدث الدكتور موشيه بن شالوم من كلية الفيزياء في جامعة تل أبيب في الجلسة عن نظام معزز للكهرباء يعتمد على طبقات مادة نيتريد البورون؛ وتحدث رئيس قسم PCB في NVIDIA، Boaz Attias، عن تحديات تصميم اللوحات باستخدام الجرافين في الدوائر المطبوعة، وتحدث البروفيسور Ernesto Juslevitch من معهد وايزمان للعلوم عن الميكانيكا الكهروميكانيكية لأنابيب الكربون النانوية.
الإنتاج الضخم للجرافين للدوائر المطبوعة
أغلق البروفيسور دورون نيفي من كلية الهندسة في جامعة بار إيلان المقعد وتحدث عن الإنتاج الضخم للجرافين لتطبيقات الدوائر المطبوعة: "قدمت جمعية الجرافين الإسرائيلية مدخل الصناعة الإسرائيلية إلى التكنولوجيا المتقدمة القائمة على الجرافين، في مجال الدوائر المطبوعة عالية التردد." واستعرضت محاضرة البروفيسور نيف التقدم الذي حققته الجمعية في مجالات تطوير القدرة الإنتاجية الصناعية المحلية للجرافين عالي الجودة ودمج الجرافين في الدوائر المطبوعة: "تم تصميم الجرافين لزيادة التوصيل الكهربائي عالي التردد للدوائر وكذلك التوصيل الحراري للدوائر الموصلية - لتحسين إزالة الحرارة وتشغيل الدوائر المطبوعة. ولتحقيق هذه الغاية، تقوم الجمعية بتطوير تقنيات تعتمد على طلاء سميك من الجرافين أحادي الذرة على النحاس وأيضًا طبقات سميكة من الجرافين.
وفي الجلسة الثالثة تحدث المدير العلمي لشركة Graphenea – إحدى الشركات الرائدة في مجال الجرافين في العالم وتعمل من إسبانيا وبوسطن، الدكتورة أمايا زوروتوزا، والتي تحدثت عن إنتاج الجرافين واستخدامه في أجهزة الكشف. وفيما يتعلق بانتقال إنتاج الجرافين من المختبر إلى الصناعة، قالت: "إن عملية الإنتاج القابلة للتطوير أمر بالغ الأهمية للتكامل التجاري للجرافين. يجب أن يتمتع المحفز الذي يسرع إنتاجه بخصائص الذوبان في الكربون، النقي، المسطح، أحادي البلورة، وله اتجاه مفضل." واستعرضت طرق إنتاج الجرافين التي تستخدمها الشركة وطرق التنظيف المستخدمة والمزيد. بالإضافة إلى ذلك، استعرضت استخدام الجرافين في تكنولوجيا الاستشعار وطريقة تنفيذه في الشركة، من بين أشياء أخرى، في الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة، وأجهزة استشعار الصور، وأجهزة الاستشعار الحيوية والمزيد. وأشارت إلى أن الجرافين يتمتع بإمكانات هائلة في مجالات الاتصالات والصحة والكاميرات الليلية وغيرها.
تحدث البروفيسور كوستاف بانيرجي من قسم الهندسة الكهربائية بجامعة كاليفورنيا، وهو خبير عالمي في الأجهزة الإلكترونية النانوية، عن الجيل القادم من تكامل المواد ذات الطبقات في الإلكترونيات: "من المهم جدًا، في كل عائلة جديدة من المواد، العثور على الاستخدامات. وهذا ينطبق أيضًا على المواد ثنائية الأبعاد." وتحدث البروفيسور بانيرجي عن تطور الثورة الصناعية الرابعة التي تركز على إنترنت الأشياء، وأشار إلى أن توليد الطاقة بكفاءة في المستقبل سيعتمد على مواد ثنائية الأبعاد. واستعرض مكانة الجرافين في هذه العائلة من المواد كما فعل في دراسته عام 2016، وأشار إلى أنها مادة تثير إثارة كبيرة. وأشار إلى أن المواد شبه الموصلة ثنائية الأبعاد توفر قنوات رفيعة مسبقًا، ذات كتلة فعالة، وفجوة طاقة محظورة كبيرة نسبيًا، وأكثر من ذلك. وقام بمحاكاة مواد ثلاثية الأبعاد للبطاطس ومواد ثنائية الأبعاد للبصل، وهي من حيث الهيكل أكثر طبقات، ووصف مزاياها من حيث الهيكل والكهرباء الساكنة والاختلافات.
تحدث البروفيسور آران ريغيف من قسم الهندسة الكيميائية في جامعة بن غوريون في النقب عن حل مشاكل النقاط الساخنة في الدوائر من خلال الجمع بين الطلاءات القائمة على الجرافين؛ وتحدث البروفيسور إيلاد كورين من كلية هندسة المواد في التخنيون عن التلاعب النانوي لوصلات الجرافين ثنائية الطبقة؛ وتحدث البروفيسور عيلام يالون من كلية الهندسة الكهربائية في التخنيون عن الجوانب الحرارية للمواد النانوية ذات الطبقات، وتحدث البروفيسور ألكسندر بالاندين من كلية الهندسة الكهربائية وهندسة المواد في جامعة كاليفورنيا وخبير عالمي في التوصيل الحراري في المواد النانوية عن خصائص التوصيل الحراري الفريدة للجرافين للحرارة.
نائب رئيس البنية التحتية التكنولوجية في هيئة الابتكار، أفيف زائيفي: "تحظى مجموعة الجرافين بدعم من هيئة الابتكار كجزء من استراتيجية الهيئة لدعم البحث والتطوير عالي المخاطر للتقنيات المتقدمة المستقبلية. إن التطوير المشترك للأكاديمية والصناعة الإسرائيلية سيدفع صناعة الرقائق والدوائر المطبوعة والمكونات الذكية الإسرائيلية نحو العقد المقبل، بمنتجات تكنولوجية متقدمة ستكون قادرة على المنافسة بجودتها في السوق العالمية.
عُقد المؤتمر بقيادة جمعية الجرافين الإسرائيلية التابعة لهيئة الابتكار بالتعاون مع PCB Technologies وNVIDIA وElbit Systems وElisra وSimtel وجامعة بار إيلان والتخنيون وجامعة بن غوريون في النقب وجامعة تل أبيب. تأسست الجمعية عام 2019 بدعم من هيئة الابتكار وضمن برنامج "مغناطيس" الذي تقوده. تعمل الجمعية على تعزيز التقنيات المبتكرة والرائدة التي تتضمن مادة الجرافين، والتي من أجل اكتشافها والخصائص المرتبطة بها، حصل الباحثان أندريه جيم وكونستانتين نوفوسلوف على جائزة نوبل في الفيزياء في عام 2010. تجري الجمعية أبحاثًا في المواد والعمليات الصناعية المبتكرة لصالح إنتاج ونقل واستخدام الجرافين في الإنتاج الصناعي المستدام. لدى جمعية الجرافين الإسرائيلية شركاء بارزون من الصناعة والأوساط الأكاديمية في إسرائيل، يعملون معًا لتطوير واختبار التقنيات القائمة على الجرافين.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
تعليقات 3
ليس إعلانًا (أتمنى). هذا ملخص المؤتمر
هل يعرف أحد ما إذا كان هناك أي منتجات تعتمد على الجرافين اليوم؟
شكر
لماذا لم تكتب في السطر الأول:
"هذه صفحة إعلانية، لا تحتوي على أي معلومات تستحق القراءة"؟