Ի՞նչ է գրաֆենը։ Անհավանական կախարդական նյութ

Վերջին տարիներին մեծ ուշադրություն է դարձվել գրաֆենի գերնյութին։ Բայց ի՞նչ է գրաֆենը։ Պատկերացրեք մի նյութ, որը 200 անգամ ավելի ամուր է, քան պողպատը, բայց 1000 անգամ ավելի թեթև, քան թուղթը։
2004 թվականին Մանչեստրի համալսարանի երկու գիտնականներ՝ Անդրեյ Գեյմը և Կոնստանտին Նովոսելովը, «խաղացին» գրաֆիտով։ Այո՛, նույն բանը, որը կարելի է գտնել մատիտի ծայրին։ Նրանք հետաքրքրված էին նյութով և ուզում էին իմանալ, թե արդյոք այն կարելի է հեռացնել մեկ շերտով։ Այսպիսով, նրանք գտան անսովոր գործիք՝ սկոտչ։
«Դուք [ժապավենը] դնում եք գրաֆիտի կամ փայլարի վրա, ապա պոկում վերին շերտը», - BBC-ին բացատրել է Հայմը: Գրաֆիտի փաթիլները թռչում են ժապավենից: Այնուհետև ժապավենը կիսով չափ ծալում և սոսնձում վերին թերթիկին, ապա կրկին առանձնացնում դրանք: Այնուհետև այս գործընթացը կրկնում եք 10 կամ 20 անգամ:
«Ամեն անգամ փաթիլները քայքայվում են՝ դառնալով ավելի ու ավելի բարակ փաթիլներ։ Ի վերջո, գոտու վրա մնում են շատ բարակ փաթիլներ։ Դուք լուծում եք ժապավենը, և ամեն ինչ լուծվում է»։
Հետաքրքիր է, որ ժապավենային մեթոդը հրաշքներ գործեց։ Այս հետաքրքիր փորձը հանգեցրեց միաշերտ գրաֆենի փաթիլների հայտնաբերմանը։
2010 թվականին Հեյմը և Նովոսելովը ստացան ֆիզիկայի Նոբելյան մրցանակ՝ գրաֆենի հայտնաբերման համար, որը նյութ է, որը կազմված է վեցանկյուն ցանցում դասավորված ածխածնի ատոմներից, նման հավի մետաղալարի։
Գրաֆենի զարմանալի լինելու հիմնական պատճառներից մեկը դրա կառուցվածքն է: Անարատ գրաֆենի մեկ շերտը ներկայացված է որպես ածխածնի ատոմների շերտ, որը դասավորված է վեցանկյուն ցանցային կառուցվածքով: Այս ատոմային մասշտաբի մեղրամոմի կառուցվածքը գրաֆենին հաղորդում է իր տպավորիչ ամրությունը:
Գրաֆենը նաև էլեկտրական սուպերաստղ է։ Սենյակային ջերմաստիճանում այն ​​էլեկտրականություն է հաղորդում ավելի լավ, քան որևէ այլ նյութ։
Հիշո՞ւմ եք այն ածխածնի ատոմները, որոնց մասին խոսեցինք։ Դրանցից յուրաքանչյուրն ունի մեկ լրացուցիչ էլեկտրոն, որը կոչվում է պի էլեկտրոն։ Այս էլեկտրոնը ազատորեն շարժվում է, ինչը թույլ է տալիս նրան հաղորդունակություն իրականացնել գրաֆենի բազմաթիվ շերտերի միջով՝ փոքր դիմադրությամբ։
Մասաչուսեթսի տեխնոլոգիական ինստիտուտում (MIT) գրաֆենի վերաբերյալ վերջերս կատարված հետազոտությունը բացահայտել է գրեթե կախարդական մի բան. երբ դուք փոքր-ինչ (ընդամենը 1.1 աստիճան) պտտում եք գրաֆենի երկու շերտերը հակառակ ուղղությամբ, գրաֆենը դառնում է գերհաղորդիչ։
Սա նշանակում է, որ այն կարող է էլեկտրաէներգիա անցկացնել առանց դիմադրության կամ ջերմության, բացելով հետաքրքիր հնարավորություններ սենյակային ջերմաստիճանում ապագա գերհաղորդականության համար։
Գրաֆենի ամենասպասված կիրառություններից մեկը մարտկոցներում օգտագործելն է։ Դրա գերազանց հաղորդունակության շնորհիվ մենք կարող ենք արտադրել գրաֆենային մարտկոցներ, որոնք ավելի արագ են լիցքավորվում և ավելի երկար են ծառայում, քան ժամանակակից լիթիում-իոնային մարտկոցները։
Որոշ խոշոր ընկերություններ, ինչպիսիք են Samsung-ը և Huawei-ն, արդեն ընտրել են այս ուղին՝ նպատակ ունենալով ներդնել այս առաջընթացները մեր առօրյա գաջեթներում։
«Մինչև 2024 թվականը մենք ակնկալում ենք, որ շուկայում կհայտնվի գրաֆենային արտադրանքի մի շարք», - ասաց Անդրեա Ֆերարին, Քեմբրիջի գրաֆենի կենտրոնի տնօրենը և Graphene Flagship-ի հետազոտողը, որը European Graphene-ի կողմից իրականացվող նախաձեռնություն է: Ընկերությունը 1 միլիարդ եվրո է ներդնում համատեղ նախագծերում: Դաշինքը արագացնում է գրաֆենային տեխնոլոգիայի զարգացումը:
Flagship-ի հետազոտական ​​գործընկերներն արդեն ստեղծում են գրաֆենային մարտկոցներ, որոնք ապահովում են 20%-ով ավելի մեծ հզորություն և 15%-ով ավելի շատ էներգիա, քան այսօրվա լավագույն բարձր էներգիայի մարտկոցները: Այլ թիմեր ստեղծել են գրաֆենի վրա հիմնված արևային մարտկոցներ, որոնք 20%-ով ավելի արդյունավետ են արևի լույսը էլեկտրաէներգիայի վերածելու հարցում:
Թեև կան որոշ վաղ շրջանի արտադրանքներ, որոնք օգտագործել են գրաֆենի ներուժը, ինչպիսիք են Head սպորտային սարքավորումները, լավագույնը դեռ առջևում է: Ինչպես նշել է Ferrari-ն. «Մենք խոսում ենք գրաֆենի մասին, բայց իրականում մենք խոսում ենք ուսումնասիրվող մեծ թվով տարբերակների մասին: Բաները շարժվում են ճիշտ ուղղությամբ»:
Այս հոդվածը թարմացվել է արհեստական ​​բանականության տեխնոլոգիայի միջոցով, ստուգվել է փաստերի համապատասխանությունը և խմբագրվել է HowStuffWorks-ի խմբագիրների կողմից։
Սպորտային սարքավորումների արտադրող Head-ը օգտագործել է այս զարմանահրաշ նյութը: Նրանց Graphene XT թենիսի ռակետը պնդում է, որ նույն քաշի դեպքում 20%-ով թեթև է: Սա իսկապես հեղափոխական տեխնոլոգիա է:
`;t.byline_authors_html&&(e+=`օգտագործման կոդ՝ ${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