Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae llawer o sylw wedi'i roi i'r uwchddeunydd graffen. Ond beth yw graffen? Wel, dychmygwch sylwedd sydd 200 gwaith yn gryfach na dur, ond 1000 gwaith yn ysgafnach na phapur.
Yn 2004, fe wnaeth dau wyddonydd o Brifysgol Manceinion, Andrei Geim a Konstantin Novoselov, “chwarae” gyda graffit. Ie, yr un peth a gewch chi ar flaen pensil. Roedden nhw’n chwilfrydig am y deunydd ac eisiau gwybod a ellid ei dynnu mewn un haen. Felly fe wnaethon nhw ddod o hyd i offeryn anarferol: tâp dwythell.
“Rydych chi'n gosod [y tâp] dros graffit neu mica ac yna'n pilio'r haen uchaf i ffwrdd,” eglurodd Heim i'r BBC. Mae naddion graffit yn hedfan oddi ar y tâp. Yna plygwch y tâp yn ei hanner a'i gludo i'r ddalen uchaf, yna gwahanwch nhw eto. Yna rydych chi'n ailadrodd y broses hon 10 neu 20 gwaith.
“Bob tro mae’r naddion yn torri i lawr yn naddion teneuach a theneuach. Yn y diwedd, mae naddion tenau iawn yn aros ar y gwregys. Rydych chi’n toddi’r tâp ac mae popeth yn toddi.”
Yn syndod, gweithiodd y dull tâp ryfeddodau. Arweiniodd yr arbrawf diddorol hwn at ddarganfod naddion graffen un haen.
Yn 2010, derbyniodd Heim a Novoselov Wobr Nobel mewn Ffiseg am eu darganfyddiad o graffen, deunydd sy'n cynnwys atomau carbon wedi'u trefnu mewn dellt hecsagonol, yn debyg i weiren ieir.
Un o'r prif resymau pam mae graffen mor anhygoel yw ei strwythur. Mae un haen o graffen dihalog yn ymddangos fel haen o atomau carbon wedi'u trefnu mewn strwythur dellt hecsagonol. Mae'r strwythur crwybr mêl ar raddfa atomig hwn yn rhoi ei gryfder trawiadol i graffen.
Mae graffin hefyd yn uwchseren drydanol. Ar dymheredd ystafell, mae'n dargludo trydan yn well nag unrhyw ddeunydd arall.
Cofiwch yr atomau carbon hynny a drafodwyd gennym? Wel, mae gan bob un ohonynt electron ychwanegol o'r enw electron pi. Mae'r electron hwn yn symud yn rhydd, gan ganiatáu iddo ddargludo trwy haenau lluosog o graffen heb fawr o wrthwynebiad.
Mae ymchwil diweddar i graffen yn Sefydliad Technoleg Massachusetts (MIT) wedi darganfod rhywbeth bron yn hudolus: pan fyddwch chi'n cylchdroi dwy haen o graffen allan o aliniad ychydig (dim ond 1.1 gradd), mae'r graffen yn dod yn uwchddargludydd.
Mae hyn yn golygu y gall ddargludo trydan heb wrthwynebiad na gwres, gan agor posibiliadau cyffrous ar gyfer uwchddargludedd yn y dyfodol ar dymheredd ystafell.
Un o'r cymwysiadau mwyaf disgwyliedig o graffen yw mewn batris. Diolch i'w ddargludedd uwch, gallwn gynhyrchu batris graffen sy'n gwefru'n gyflymach ac yn para'n hirach na batris lithiwm-ion modern.
Mae rhai cwmnïau mawr fel Samsung a Huawei eisoes wedi cymryd y llwybr hwn, gyda'r nod o gyflwyno'r datblygiadau hyn i'n teclynnau bob dydd.
“Erbyn 2024, rydym yn disgwyl i amrywiaeth o gynhyrchion graffen fod ar y farchnad,” meddai Andrea Ferrari, cyfarwyddwr Canolfan Graffen Caergrawnt ac ymchwilydd yn Graphene Flagship, menter a redir gan European Graphene. Mae'r cwmni'n buddsoddi 1 biliwn ewro mewn prosiectau ar y cyd. Mae'r gynghrair yn cyflymu datblygiad technoleg graffen.
Mae partneriaid ymchwil Flagship eisoes yn creu batris graffen sy'n darparu 20% yn fwy o gapasiti a 15% yn fwy o ynni na'r batris ynni uchel gorau heddiw. Mae timau eraill wedi creu celloedd solar sy'n seiliedig ar graffen sydd 20 y cant yn fwy effeithlon wrth drosi golau haul yn drydan.
Er bod rhai cynhyrchion cynnar wedi harneisio potensial graffen, fel offer chwaraeon Head, mae'r gorau eto i ddod. Fel y nododd Ferrari: “Rydym yn siarad am graffen, ond mewn gwirionedd rydym yn sôn am nifer fawr o opsiynau sy'n cael eu hastudio. Mae pethau'n symud i'r cyfeiriad cywir.”
Mae'r erthygl hon wedi'i diweddaru gan ddefnyddio technoleg deallusrwydd artiffisial, wedi'i gwirio am ffeithiau, ac wedi'i golygu gan olygyddion HowStuffWorks.
Mae'r gwneuthurwr offer chwaraeon Head wedi defnyddio'r deunydd anhygoel hwn. Mae eu raced tenis Graphene XT yn honni ei fod 20% yn ysgafnach gyda'r un pwysau. Mae hon yn dechnoleg wirioneddol chwyldroadol!
`;t.byline_authors_html&&(e+=`A yw'r cyfieithiad:${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+”_”); dychwelyd e+=`\n\t\t\t\t
Amser postio: Tach-21-2023