Τα τελευταία χρόνια, έχει δοθεί μεγάλη προσοχή στο υπερυλικό γραφένιο. Τι είναι όμως το γραφένιο; Φανταστείτε μια ουσία που είναι 200 φορές ισχυρότερη από τον χάλυβα, αλλά 1000 φορές ελαφρύτερη από το χαρτί.
Το 2004, δύο επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ, ο Αντρέι Γκάιμ και ο Κονσταντίν Νοβοσελόφ, «έπαιξαν» με γραφίτη. Ναι, το ίδιο πράγμα που βρίσκεις στην άκρη ενός μολυβιού. Ήταν περίεργοι για το υλικό και ήθελαν να μάθουν αν μπορούσε να αφαιρεθεί με μία στρώση. Έτσι βρήκαν ένα ασυνήθιστο εργαλείο: την κολλητική ταινία.
«Τοποθετείτε [την ταινία] πάνω από γραφίτη ή μαρμαρυγία και μετά ξεκολλάτε το πάνω στρώμα», εξήγησε ο Χάιμ στο BBC. Νιφάδες γραφίτη πετούν από την ταινία. Στη συνέχεια, διπλώνετε την ταινία στη μέση και την κολλάτε στο πάνω φύλλο και μετά τις χωρίζετε ξανά. Στη συνέχεια, επαναλαμβάνετε αυτή τη διαδικασία 10 ή 20 φορές.
«Κάθε φορά οι νιφάδες διασπώνται σε όλο και πιο λεπτές νιφάδες. Στο τέλος, πολύ λεπτές νιφάδες παραμένουν στη ζώνη. Διαλύεις την ταινία και όλα διαλύονται.»
Παραδόξως, η μέθοδος της ταινίας έκανε θαύματα. Αυτό το ενδιαφέρον πείραμα οδήγησε στην ανακάλυψη νιφάδων γραφενίου μονής στρώσης.
Το 2010, οι Heim και Novoselov έλαβαν το βραβείο Νόμπελ Φυσικής για την ανακάλυψη του γραφενίου, ενός υλικού που αποτελείται από άτομα άνθρακα διατεταγμένα σε ένα εξαγωνικό πλέγμα, παρόμοιο με το συρματόπλεγμα.
Ένας από τους κύριους λόγους για τους οποίους το γραφένιο είναι τόσο εκπληκτικό είναι η δομή του. Ένα μόνο στρώμα από παρθένο γραφένιο εμφανίζεται ως ένα στρώμα ατόμων άνθρακα διατεταγμένων σε μια εξαγωνική δομή πλέγματος. Αυτή η κυψελοειδής δομή ατομικής κλίμακας δίνει στο γραφένιο την εντυπωσιακή του αντοχή.
Το γραφένιο είναι επίσης ένας ηλεκτρικός σούπερ σταρ. Σε θερμοκρασία δωματίου, άγει τον ηλεκτρισμό καλύτερα από οποιοδήποτε άλλο υλικό.
Θυμάστε εκείνα τα άτομα άνθρακα που συζητήσαμε; Λοιπόν, το καθένα έχει ένα επιπλέον ηλεκτρόνιο που ονομάζεται ηλεκτρόνιο π. Αυτό το ηλεκτρόνιο κινείται ελεύθερα, επιτρέποντάς του να διεξάγει αγωγιμότητα μέσω πολλαπλών στρωμάτων γραφενίου με μικρή αντίσταση.
Πρόσφατη έρευνα για το γραφένιο στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης (MIT) ανακάλυψε κάτι σχεδόν μαγικό: όταν περιστρέφετε ελαφρά (μόλις 1,1 μοίρες) δύο στρώματα γραφενίου εκτός ευθυγράμμισης, το γραφένιο γίνεται υπεραγωγός.
Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να άγει ηλεκτρικό ρεύμα χωρίς αντίσταση ή θερμότητα, ανοίγοντας συναρπαστικές δυνατότητες για μελλοντική υπεραγωγιμότητα σε θερμοκρασία δωματίου.
Μία από τις πιο αναμενόμενες εφαρμογές του γραφενίου είναι στις μπαταρίες. Χάρη στην ανώτερη αγωγιμότητά του, μπορούμε να παράγουμε μπαταρίες γραφενίου που φορτίζουν ταχύτερα και διαρκούν περισσότερο από τις σύγχρονες μπαταρίες ιόντων λιθίου.
Ορισμένες μεγάλες εταιρείες όπως η Samsung και η Huawei έχουν ήδη ακολουθήσει αυτό το μονοπάτι, με στόχο να εισαγάγουν αυτές τις εξελίξεις στα καθημερινά μας gadget.
«Μέχρι το 2024, αναμένουμε μια σειρά προϊόντων γραφενίου να κυκλοφορήσει στην αγορά», δήλωσε η Andrea Ferrari, διευθύντρια του Κέντρου Γραφενίου του Cambridge και ερευνήτρια στο Graphene Flagship, μια πρωτοβουλία που διευθύνεται από την European Graphene. Η εταιρεία επενδύει 1 δισεκατομμύριο ευρώ σε κοινά έργα. Η συμμαχία επιταχύνει την ανάπτυξη της τεχνολογίας γραφενίου.
Οι ερευνητικοί εταίροι της Flagship δημιουργούν ήδη μπαταρίες γραφενίου που παρέχουν 20% μεγαλύτερη χωρητικότητα και 15% περισσότερη ενέργεια από τις καλύτερες μπαταρίες υψηλής ενέργειας που υπάρχουν σήμερα. Άλλες ομάδες έχουν δημιουργήσει ηλιακά κύτταρα με βάση το γραφένιο που είναι 20% πιο αποτελεσματικά στη μετατροπή του ηλιακού φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια.
Ενώ υπάρχουν ορισμένα πρώιμα προϊόντα που έχουν αξιοποιήσει τις δυνατότητες του γραφενίου, όπως ο αθλητικός εξοπλισμός Head, τα καλύτερα δεν έχουν έρθει ακόμα. Όπως σημείωσε η Ferrari: «Μιλάμε για γραφένιο, αλλά στην πραγματικότητα μιλάμε για έναν μεγάλο αριθμό επιλογών που μελετώνται. Τα πράγματα κινούνται προς τη σωστή κατεύθυνση».
Αυτό το άρθρο έχει ενημερωθεί με τεχνολογία τεχνητής νοημοσύνης, έχει ελεγχθεί ως προς τα γεγονότα και έχει υποστεί επεξεργασία από τους συντάκτες του HowStuffWorks.
Ο κατασκευαστής αθλητικού εξοπλισμού Head χρησιμοποίησε αυτό το καταπληκτικό υλικό. Η ρακέτα τένις Graphene XT ισχυρίζεται ότι είναι 20% ελαφρύτερη με το ίδιο βάρος. Πρόκειται για πραγματικά επαναστατική τεχνολογία!
`;t.byline_authors_html&&(e+=`Είδος: ${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+”_”); return e+=`\n\t\t\t\t
Ώρα δημοσίευσης: 21 Νοεμβρίου 2023