Kas ir tik pārsteidzošs par grafēnu? Jaunais supermateriāls

By | jūnijs 5, 2022
  • Pasaulē spēcīgākais materiāls – 200 reizes stiprāks par tēraudu!
  • Tomēr elastīgs
  • Vada elektrību labāk nekā varš

Grafēns pēc nozīmes salīdzināms ar akmens laikmetu, bronzas laikmetu un dzelzs laikmetu. Grafēnu sauksim par grafēna laikmetu. Grafēns ir oglekļa alotrops (forma), kas sastāv no viena oglekļa atomu slāņa. Tie veido sešstūrainu 2D materiāla režģi. Tas ir īpaši viegls, bet arī ārkārtīgi izturīgs. Tas ir 200 reizes stiprāks par tēraudu, tomēr elastīgs. Tas ir plānākais iespējamais materiāls un caurspīdīgs. Tas ir labāks vadītājs nekā varš un ir ideāla barjera.

Mančestras Universitāte strādā ar Graphene šādās lietojumprogrammās:

  • Enerģija
  • membrāna
  • Kompozītmateriāli un pārklājumi
  • Biomedicīnas
  • Sensori
  • Elektronika
  • Valkājama tehnoloģija

Nebremzējamie mobilie tālruņi

Tagad skārienekrānos izmanto indija-alvas oksīdu, taču tas ir trausls. Grafēna elastība un izturība kopā ar tā vadītspējas īpašībām pārveidos ikdienas ierīces. Viedtālruni varētu nēsāt uz plaukstas locītavas. Jūsu planšetdators varētu būt tik plāns un elastīgs, ka varat to sarullēt un ievietot augšējā kabatā. Jums vairs nekad nebūs jāuztraucas par tālruņa bremzēšanu. Tas būtu praktiski neiznīcināms.

Grafēns baterijās

Samsung ir izstrādājuši grafēna akumulatorus, kas tagad var ātrāk uzlādēt mobilos tālruņus un automašīnu akumulatorus. Daudz ātrāk! Izmantojot parasto litija akumulatoru, mobilā tālruņa uzlāde aizņem apmēram stundu. Jaunais grafēna akumulators to varētu uzlādēt 12 minūtēs. Tas ir 5 reizes ātrāk.

Samsung arī vēlas uzlabot elektromobiļu akumulatorus. Iedomājieties, ka pilnībā uzlādējat savu elektromobili tikai vienas stundas laikā. Lai to paveiktu, Samsung Advanced Institute of Technology zinātnieki ir sintezējuši grafēnu 3D formā, izmantojot silīcija dioksīdu. Šī 3D forma (pazīstama kā grafēna bumba) tiek izmantota akumulatora elektrodu pārklāšanai. Rezultāts ir milzīgs jaudas pieaugums par 45%, un tam, kā minēts iepriekš, ir 5 reizes lielāks uzlādes ātrums.

Ir grūti ātri iegūt enerģiju tradicionālajos akumulatoros un izņemt no tiem. Piemēram, ja jūs ņemat elektrisko Ferrari, jūs nevarat nokļūt no 0 līdz 60 3 sekundēs? Tā kā grafēns ir tik labs vadītājs, lieljaudas akumulatori var atbrīvot nepieciešamo enerģiju, lai sasniegtu 0–60 3 sekundēs.

Enerģijas uzglabāšana

Jaudas palielinājumam par 45% ir citi lietojumi. Mančestras universitāte pārbauda grafēna akumulatoru uzglabāšanu ar vēja un saules enerģiju valsts tīklam.

Grafēna filtrēšana

Grafēna oksīda membrānas spēj veidot perfektu barjeru šķidrumiem un gāzēm. Tie var atdalīt organisko šķīdinātāju no ūdens un noņemt ūdeni no gāzu maisījuma. Tie var pat apturēt hēliju, visgrūtāk bloķējamo gāzi. Mančestras Universitāte pašlaik testē grahene membrānas ūdens filtrēšanai, gāzu atdalīšanai un atsāļošanai.

Grafēna pusvadītāji

Pateicoties tā unikālajām plānām un vadītspējas īpašībām, pētnieki ir redzējuši grafēna kā pusvadītāja potenciālu. Tikai 1 atoma biezumā grafēns var vadīt elektrību istabas temperatūrā. Šīs divas noderīgās īpašības varētu nozīmēt grafēna mikroshēmu silīcija datoru mikroshēmu izbeigšanu. Pētījumi jau ir parādījuši, ka grafēna mikroshēmas ir daudz ātrākas procesori nekā silīcija mikroshēmas.

Grafēns, ko izmanto biomedicīnā

Grafēnam ir daudz noderīgu īpašību. Tam ir augsta elektrovadītspēja, termiskā stabilitāte un tas ir 200 reizes stiprāks par tēraudu. Visas šīs īpašības var attiecināt uz biomedicīnu. To varētu pielietot dziedējošām ādas brūcēm; zāļu ievadīšanu organismā un potenciāli mainīt šūnu uzvedību organismā. piemēram, vēža ārstēšana.

Grahene infused Iepakojums

Plastmasas iepakojums var šķist necaurlaidīgs, taču ūdens molekulas joprojām var iziet cauri tiem. Tas var ietekmēt pārtikas, elektronisko preču un medikamentu kalpošanas laiku.

Ar vienu grafēna slāni, kas sakausēts uz polimēra iepakojuma, ūdens absorbcija tiek samazināta miljons reižu. Pēc tam produkti tiek pasargāti no putekļiem, baktērijām un ūdens.

Piemēram, mitrumjutīgai ierīcei, piemēram, organiskai gaismas diodei, jābūt ar ūdeni ierobežojošu iepakojumu. Polimērs ar grafēnu ir palielinājis diožu kalpošanas laiku par vairāk nekā gadu, salīdzinot ar 30 minūtēm ar polimēru, kas nav grafēns.

Ak, un es aizmirsu pieminēt iespējamo grafēna pārklājumu izmantošanu kā ūdeni atgrūdošu virsmu. To var izmantot uz kuģu korpusiem, katlu/pannu ieliktņiem, stikla virsmām (spoguļiem, logiem, vējstikliem) un tekstilizstrādājumiem.

Grafēna priekšrocības tik daudzos lietojumos ir prātam neaptveramas. Nākamais izaicinājums ir komerciālā ražošana lielā mērogā. Mums vajadzētu redzēt uz grafēnu balstītus produktus tirgū šogad (2018)

Pilnīga iekļūšana tirgū stāsies spēkā nākamo 5 līdz 10 gadu laikā. Ļoti aizraujošs laiks zinātnes un tehnoloģiju attīstībai.

Atbildēt

Jūsu e-pasta adrese netiks publicēta.