რა არის გრაფენი? წარმოუდგენელი ჯადოსნური მასალა

ბოლო წლებში დიდი ყურადღება დაეთმო ზემასალა გრაფენს. მაგრამ რა არის გრაფენი? წარმოიდგინეთ ნივთიერება, რომელიც ფოლადზე 200-ჯერ უფრო ძლიერია, მაგრამ ქაღალდზე 1000-ჯერ მსუბუქია.
2004 წელს მანჩესტერის უნივერსიტეტის ორმა მეცნიერმა, ანდრეი გეიმმა და კონსტანტინ ნოვოსელოვმა, გრაფიტით „ითამაშეს“. დიახ, იგივე, რასაც ფანქრის წვერზე ნახავთ. მათ აინტერესებდათ მასალა და სურდათ გაეგოთ, შეიძლებოდა თუ არა მისი ერთ ფენად მოშორება. ამიტომ მათ უჩვეულო ინსტრუმენტი იპოვეს: წებოვანი ლენტი.
„[ლენტს] გრაფიტზე ან ქარსზე აფენთ და შემდეგ ზედა ფენას აშორებთ“, - განუმარტა ჰაიმმა BBC-ს. გრაფიტის ფანტელები ლენტიდან იშლება. შემდეგ ლენტი შუაზე გადაკეცეთ და ზედა ფურცელზე მიაწებეთ, შემდეგ კი ისევ გამოაცალკევეთ. შემდეგ ამ პროცესს 10 ან 20-ჯერ იმეორებთ.
„ყოველ ჯერზე ფანტელები უფრო და უფრო თხელ ფანტებად იშლება. საბოლოოდ, ქამარზე ძალიან თხელი ფანტელები რჩება. თუ ლენტს გახსნი, ყველაფერი იხსნება.“
გასაკვირია, რომ ლენტის მეთოდმა საოცრებები მოახდინა. ამ საინტერესო ექსპერიმენტმა ერთშრიანი გრაფენის ფანტელების აღმოჩენამდე მიიყვანა.
2010 წელს ჰაიმმა და ნოვოსელოვმა ფიზიკის დარგში ნობელის პრემია მიიღეს გრაფენის აღმოჩენისთვის, მასალისა, რომელიც შედგება ნახშირბადის ატომებისგან, რომლებიც განლაგებულია ექვსკუთხა ბადეში, ქათმის მავთულის მსგავსად.
გრაფენის საოცარი ერთ-ერთი მთავარი მიზეზი მისი სტრუქტურაა. ხელუხლებელი გრაფენის ერთი ფენა ნახშირბადის ატომების ფენას ჰგავს, რომელიც ექვსკუთხა ბადისებრ სტრუქტურაშია განლაგებული. ატომური მასშტაბის ეს თაფლისებრი სტრუქტურა გრაფენს შთამბეჭდავ სიმტკიცეს ანიჭებს.
გრაფენი ასევე ელექტრო სუპერვარსკვლავია. ოთახის ტემპერატურაზე ის ელექტროენერგიას უკეთ ატარებს, ვიდრე ნებისმიერი სხვა მასალა.
გახსოვთ ის ნახშირბადის ატომები, რომლებზეც ვისაუბრეთ? თითოეულ მათგანს აქვს დამატებითი ელექტრონი, რომელსაც პი ელექტრონი ეწოდება. ეს ელექტრონი თავისუფლად მოძრაობს, რაც მას საშუალებას აძლევს, მცირე წინააღმდეგობით განახორციელოს გამტარობა გრაფენის მრავალ ფენაში.
მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიურ ინსტიტუტში (MIT) გრაფენის შესახებ ჩატარებულმა ბოლოდროინდელმა კვლევამ თითქმის ჯადოსნური რამ აღმოაჩინა: როდესაც გრაფენის ორ ფენას ოდნავ (მხოლოდ 1.1 გრადუსით) ატრიალებთ ერთმანეთისგან განსხვავებულად, გრაფენი ზეგამტარი ხდება.
ეს ნიშნავს, რომ მას შეუძლია ელექტროენერგიის გატარება წინააღმდეგობის ან სითბოს გარეშე, რაც ოთახის ტემპერატურაზე მომავალი ზეგამტარობის საინტერესო შესაძლებლობებს ქმნის.
გრაფენის ერთ-ერთი ყველაზე მოსალოდნელი გამოყენება ბატარეებშია. მისი უმაღლესი გამტარობის წყალობით, ჩვენ შეგვიძლია შევქმნათ გრაფენის ბატარეები, რომლებიც უფრო სწრაფად იტენება და უფრო დიდხანს ძლებს, ვიდრე თანამედროვე ლითიუმ-იონური ბატარეები.
ზოგიერთმა მსხვილმა კომპანიამ, როგორიცაა Samsung-ი და Huawei-მ, უკვე აირჩიეს ეს გზა და მიზნად ისახავენ ამ მიღწევების ჩვენს ყოველდღიურ გაჯეტებში დანერგვას.
„2024 წლისთვის, ჩვენ ვვარაუდობთ, რომ ბაზარზე გრაფენის პროდუქტების ფართო სპექტრი გამოჩნდება“, - განაცხადა ანდრეა ფერარიმ, კემბრიჯის გრაფენის ცენტრის დირექტორმა და Graphene Flagship-ის მკვლევარმა, რომელიც European Graphene-ის მიერ ორგანიზებული ინიციატივაა. კომპანია ერთობლივ პროექტებში 1 მილიარდ ევროს ინვესტირებას ახორციელებს. ალიანსი აჩქარებს გრაფენის ტექნოლოგიის განვითარებას.
Flagship-ის კვლევითი პარტნიორები უკვე ქმნიან გრაფენის ბატარეებს, რომლებიც 20%-ით მეტ სიმძლავრეს და 15%-ით მეტ ენერგიას უზრუნველყოფენ, ვიდრე დღევანდელი საუკეთესო მაღალი ენერგიის ბატარეები. სხვა გუნდებმა შექმნეს გრაფენზე დაფუძნებული მზის უჯრედები, რომლებიც 20 პროცენტით უფრო ეფექტურია მზის სინათლის ელექტროენერგიად გარდაქმნის თვალსაზრისით.
მიუხედავად იმისა, რომ არსებობს რამდენიმე ადრეული პროდუქტი, რომლებმაც გამოიყენეს გრაფენის პოტენციალი, მაგალითად, Head-ის სპორტული აღჭურვილობა, საუკეთესო ჯერ კიდევ წინ არის. როგორც ფერარიმ აღნიშნა: „ჩვენ ვსაუბრობთ გრაფენზე, მაგრამ სინამდვილეში ვსაუბრობთ დიდი რაოდენობით ვარიანტებზე, რომლებიც შესწავლილია. საქმეები სწორი მიმართულებით მიდის“.
ეს სტატია განახლდა ხელოვნური ინტელექტის ტექნოლოგიის გამოყენებით, შემოწმდა ფაქტების მიხედვით და რედაქტირებულია HowStuffWorks-ის რედაქტორების მიერ.
სპორტული აღჭურვილობის მწარმოებელმა კომპანია Head-მა გამოიყენა ეს საოცარი მასალა. მათი Graphene XT ჩოგბურთის ჩოგანი აცხადებს, რომ იმავე წონის შემთხვევაში 20%-ით მსუბუქია. ეს ნამდვილად რევოლუციური ტექნოლოგიაა!
`;t.byline_authors_html&&(e+=`მომხმარებლის კოდი: ${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