Viime vuosina on kiinnitetty paljon huomiota supermateriaali grafeeniin. Mutta mitä grafeeni oikeastaan on? Kuvittele aine, joka on 200 kertaa vahvempaa kuin teräs, mutta 1000 kertaa kevyempi kuin paperi.
Vuonna 2004 kaksi Manchesterin yliopiston tiedemiestä, Andrei Geim ja Konstantin Novoselov, "leikkivät" grafiitilla. Kyllä, samalla asialla, jota löytyy kynän kärjestä. He olivat uteliaita materiaalista ja halusivat tietää, voiko sen poistaa yhtenä kerroksena. Niinpä he löysivät epätavallisen työkalun: ilmastointiteipin.
”[Teippi] asetetaan grafiitin tai kiilteen päälle ja sitten kuoritaan pois päällimmäinen kerros”, Heim selitti BBC:lle. Grafiittihiutaleita lentää teipistä pois. Taita sitten teippi kahtia ja liimaa se päällimmäiseen arkkiin, ja erota ne sitten uudelleen. Tämän jälkeen prosessi toistetaan 10 tai 20 kertaa.
”Joka kerta hiutaleet hajoavat yhä ohuemmiksi ja ohuemmiksi hiutaleiksi. Lopulta hihnalle jää hyvin ohuita hiutaleita. Kun teippi liukenee, kaikki liukenee.”
Yllättäen teippimenetelmä toimi ihmeellisesti. Tämä mielenkiintoinen koe johti yksikerroksisten grafeenihiutaleiden löytämiseen.
Vuonna 2010 Heim ja Novoselov saivat Nobelin fysiikanpalkinnon grafeenin löytämisestä. Grafeeni on materiaali, joka koostuu hiiliatomeista kuusikulmaisessa hilassa, joka muistuttaa kanaverkkoa.
Yksi grafeenin hämmäyttävyyden tärkeimmistä syistä on sen rakenne. Yksi kerros koskematonta grafeenia näyttää hiiliatomien kerroksena, joka on järjestetty kuusikulmaiseksi hilarakenteeksi. Tämä atomitason hunajakennorakenne antaa grafeenille sen vaikuttavan lujuuden.
Grafeeni on myös sähköalan supertähti. Huoneenlämmössä se johtaa sähköä paremmin kuin mikään muu materiaali.
Muistatko ne hiiliatomit, joista keskustelimme? No, jokaisella niistä on ylimääräinen elektroni, jota kutsutaan pii-elektroniksi. Tämä elektroni liikkuu vapaasti, minkä ansiosta se voi johtaa sähköä useiden grafeenikerrosten läpi pienellä vastuksella.
Massachusettsin teknillisen korkeakoulun (MIT) tuore grafeenitutkimus on löytänyt lähes taianomaisen löydöksen: kun kahta grafeenikerrosta kierretään hieman (vain 1,1 astetta) pois linjauksesta, grafeenista tulee suprajohtava.
Tämä tarkoittaa, että se voi johtaa sähköä ilman vastusta tai lämpöä, mikä avaa jännittäviä mahdollisuuksia tulevaisuuden suprajohtavuudelle huoneenlämmössä.
Yksi grafeenin odotetuimmista sovelluksista on akuissa. Sen erinomaisen johtavuuden ansiosta voimme valmistaa grafeenakkuja, jotka latautuvat nopeammin ja kestävät pidempään kuin nykyiset litiumioniakut.
Jotkut suuret yritykset, kuten Samsung ja Huawei, ovat jo valinneet tämän tien ja pyrkivät tuomaan nämä edistysaskeleet arkipäivän laitteisiimme.
”Odotamme, että vuoteen 2024 mennessä markkinoilla on useita grafeenituotteita”, sanoi Andrea Ferrari, Cambridgen grafeenikeskuksen johtaja ja European Graphenen johtaman Graphene Flagship -aloitteen tutkija. Yritys investoi miljardi euroa yhteishankkeisiin. Liittouma nopeuttaa grafeeniteknologian kehitystä.
Flagshipin tutkimuskumppanit luovat jo grafeeniakkuja, jotka tarjoavat 20 % enemmän kapasiteettia ja 15 % enemmän energiaa kuin nykyiset parhaat suurenergiset akut. Muut tiimit ovat luoneet grafeenipohjaisia aurinkokennoja, jotka ovat 20 prosenttia tehokkaampia auringonvalon muuntamisessa sähköksi.
Vaikka grafeenin potentiaalia on jo hyödynnetty useissa varhaisissa tuotteissa, kuten Head-urheiluvälineissä, paras on vielä edessä. Kuten Ferrari totesi: ”Puhumme grafeenista, mutta todellisuudessa puhumme suuresta määrästä tutkittavia vaihtoehtoja. Asiat etenevät oikeaan suuntaan.”
Tätä artikkelia on päivitetty tekoälyteknologiaa käyttäen, faktatarkistettu ja HowStuffWorksin toimittajat ovat muokanneet sitä.
Urheiluvälinevalmistaja Head on käyttänyt tätä upeaa materiaalia. Heidän Graphene XT -tennismailansa väittää olevansa 20 % kevyempi samasta painosta huolimatta. Tämä on todella mullistavaa teknologiaa!
`;t.byline_authors_html&&(e+=`Kirjoita: ${t.byline_authors_html}`),t.byline_authors_html&&.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
Julkaisun aika: 21.11.2023