W ostatnich latach wiele uwagi poświęcono grafenowi nadmaterialnemu. Ale czym jest grafen? Cóż, wyobraźmy sobie substancję, która jest 200 razy mocniejsza od stali, ale 1000 razy lżejsza od papieru.
W 2004 roku dwóch naukowców z Uniwersytetu w Manchesterze, Andrei Geim i Konstantin Novoselov, „bawiło się” grafitem. Tak, to samo znajdziesz na czubku ołówka. Byli ciekawi materiału i chcieli wiedzieć, czy można go usunąć w jednej warstwie. Znaleźli więc niezwykłe narzędzie: taśmę klejącą.
„Kładzie się [taśmę] na graficie lub mice, a następnie odrywa wierzchnią warstwę” – wyjaśnił Heim BBC. Płatki grafitu odlatują z taśmy. Następnie złóż taśmę na pół i przyklej ją do górnego arkusza, a następnie ponownie je rozdziel. Następnie powtarzasz ten proces 10 lub 20 razy.
„Za każdym razem płatki rozpadają się na coraz cieńsze płatki. Na koniec na pasku pozostają bardzo cienkie płatki. Rozpuść taśmę i wszystko się rozpuści.”
Co zaskakujące, metoda z taśmą zdziałała cuda. Ten interesujący eksperyment doprowadził do odkrycia jednowarstwowych płatków grafenu.
W 2010 roku Heim i Novoselov otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za odkrycie grafenu – materiału składającego się z atomów węgla ułożonych w sześciokątną siatkę przypominającą drut z kurczaka.
Jednym z głównych powodów, dla których grafen jest tak niesamowity, jest jego struktura. Pojedyncza warstwa dziewiczego grafenu wygląda jak warstwa atomów węgla ułożonych w sześciokątną strukturę sieciową. Ta struktura plastra miodu w skali atomowej nadaje grafenowi imponującą wytrzymałość.
Grafen jest także gwiazdą branży elektrycznej. W temperaturze pokojowej przewodzi prąd lepiej niż jakikolwiek inny materiał.
Pamiętasz te atomy węgla, o których rozmawialiśmy? Cóż, każdy z nich ma dodatkowy elektron zwany elektronem pi. Elektron ten porusza się swobodnie, umożliwiając mu przewodzenie przez wiele warstw grafenu przy niewielkim oporze.
Niedawne badania nad grafenem w Massachusetts Institute of Technology (MIT) odkryły coś niemal magicznego: kiedy nieznacznie (zaledwie o 1,1 stopnia) obrócisz dwie warstwy grafenu poza wyrównanie, grafen staje się nadprzewodnikiem.
Oznacza to, że może przewodzić prąd bez oporu i ciepła, otwierając ekscytujące możliwości przyszłego nadprzewodnictwa w temperaturze pokojowej.
Jednym z najbardziej oczekiwanych zastosowań grafenu są akumulatory. Dzięki doskonałej przewodności możemy produkować akumulatory grafenowe, które ładują się szybciej i działają dłużej niż nowoczesne akumulatory litowo-jonowe.
Niektóre duże firmy, takie jak Samsung i Huawei, poszły już tą drogą, chcąc wprowadzić te postępy do naszych gadżetów codziennego użytku.
„Spodziewamy się, że do 2024 r. na rynku pojawi się cała gama produktów grafenowych” – powiedziała Andrea Ferrari, dyrektor Cambridge Graphene Center i badacz w Graphene Flagship, inicjatywie prowadzonej przez European Graphene. Firma inwestuje 1 miliard euro we wspólne projekty. projektowanie. Sojusz przyspiesza rozwój technologii grafenowej.
Partnerzy badawczy projektu Flagship już tworzą akumulatory grafenowe, które zapewniają o 20% większą pojemność i 15% więcej energii niż najlepsze obecnie akumulatory wysokoenergetyczne. Inne zespoły stworzyły ogniwa słoneczne na bazie grafenu, które są o 20 procent skuteczniejsze w przekształcaniu światła słonecznego w energię elektryczną.
Chociaż istnieje kilka wczesnych produktów, które wykorzystały potencjał grafenu, takich jak sprzęt sportowy Head, najlepsze dopiero przed nami. Jak zauważył Ferrari: „Mówimy o grafenie, ale w rzeczywistości mówimy o dużej liczbie badanych opcji. Sprawy zmierzają w dobrym kierunku.”
Ten artykuł został zaktualizowany przy użyciu technologii sztucznej inteligencji, sprawdzony pod kątem faktów i zredagowany przez redaktorów HowStuffWorks.
Producent sprzętu sportowego Head wykorzystał ten niesamowity materiał. Rakieta tenisowa Graphene XT ma być o 20% lżejsza przy tej samej wadze. To naprawdę rewolucyjna technologia!
`;t.byline_authors_html&&(e+=`作者:${t.byline_authors_html}`),t.byline_authors_html&&t.byline_date_html&&(e+=” | „),t.byline_date_html&&(e+=t.byline_date_html);var i=t.body_html .replaceAll('”pt','”pt'+t.id+”_”); zwróć e+=`\n\t\t\t\t
Czas publikacji: 21 listopada 2023 r