W ostatnich latach wiele uwagi poświęcono nadmaterialnemu grafenowi. Ale czym jest grafen? Wyobraźmy sobie substancję 200 razy wytrzymalszą od stali, ale 1000 razy lżejszą od papieru.
W 2004 roku dwaj naukowcy z Uniwersytetu w Manchesterze, Andriej Gejm i Konstantin Nowosiołow, „bawili się” grafitem. Tak, tym samym, który znajduje się na czubku ołówka. Byli ciekawi tego materiału i chcieli się dowiedzieć, czy da się go usunąć w jednej warstwie. Znaleźli więc nietypowe narzędzie: taśmę klejącą.
„Nakładasz [taśmę] na grafit lub mikę, a następnie odklejasz wierzchnią warstwę” – wyjaśnił Heim w wywiadzie dla BBC. Płatki grafitu odrywają się od taśmy. Następnie składasz taśmę na pół i przyklejasz ją do wierzchniej warstwy, a następnie rozdzielasz je ponownie. Następnie powtarzasz ten proces 10 lub 20 razy.
„Za każdym razem płatki rozpadają się na coraz cieńsze płatki. W końcu na taśmie pozostają bardzo cienkie płatki. Rozpuszczasz taśmę i wszystko się rozpuszcza.”
Ku zaskoczeniu wszystkich, metoda taśmowa zdziałała cuda. Ten interesujący eksperyment doprowadził do odkrycia jednowarstwowych płatków grafenu.
W 2010 roku Heim i Novoselov otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za odkrycie grafenu, materiału składającego się z atomów węgla ułożonych w sześciokątną sieć przypominającą siatkę drucianą.
Jednym z głównych powodów, dla których grafen jest tak niesamowity, jest jego struktura. Pojedyncza warstwa czystego grafenu wygląda jak warstwa atomów węgla ułożonych w heksagonalną strukturę sieciową. Ta struktura plastra miodu na poziomie atomów nadaje grafenowi imponującą wytrzymałość.
Grafen to również gwiazda elektryczności. W temperaturze pokojowej przewodzi prąd lepiej niż jakikolwiek inny materiał.
Pamiętasz te atomy węgla, o których mówiliśmy? Cóż, każdy z nich ma dodatkowy elektron zwany elektronem pi. Ten elektron porusza się swobodnie, pozwalając mu przewodzić przez wiele warstw grafenu z niewielkim oporem.
Najnowsze badania nad grafenem przeprowadzone na Massachusetts Institute of Technology (MIT) doprowadziły do odkrycia czegoś niemal magicznego: gdy lekko (zaledwie o 1,1 stopnia) obróci się dwie warstwy grafenu poza ich wzajemne położenie, grafen staje się nadprzewodnikiem.
Oznacza to, że może przewodzić prąd elektryczny bez oporu i wytwarzania ciepła, co otwiera fascynujące możliwości dla przyszłego nadprzewodnictwa w temperaturze pokojowej.
Jednym z najbardziej oczekiwanych zastosowań grafenu są baterie. Dzięki jego doskonałej przewodności możemy produkować baterie grafenowe, które ładują się szybciej i działają dłużej niż nowoczesne baterie litowo-jonowe.
Niektóre duże firmy, takie jak Samsung i Huawei, poszły już tą drogą, mając na celu wprowadzenie tych udoskonaleń do gadżetów, których używamy na co dzień.
„Do 2024 roku spodziewamy się, że na rynku pojawi się szereg produktów grafenowych” – powiedział Andrea Ferrari, dyrektor Cambridge Graphene Center i badacz w Graphene Flagship, inicjatywie prowadzonej przez European Graphene. Firma inwestuje 1 miliard euro we wspólne projekty. Sojusz przyspiesza rozwój technologii grafenu.
Partnerzy badawczy Flagship już tworzą baterie grafenowe, które zapewniają o 20% większą pojemność i 15% więcej energii niż najlepsze obecnie baterie wysokoenergetyczne. Inne zespoły stworzyły ogniwa słoneczne na bazie grafenu, które są o 20% wydajniejsze w przetwarzaniu światła słonecznego na energię elektryczną.
Chociaż istnieją pewne wczesne produkty wykorzystujące potencjał grafenu, takie jak sprzęt sportowy Head, najlepsze dopiero przed nami. Jak zauważył Ferrari: „Mówimy o grafenie, ale w rzeczywistości rozważamy wiele różnych opcji. Sprawy idą w dobrym kierunku”.
Niniejszy artykuł został zaktualizowany przy użyciu technologii sztucznej inteligencji, sprawdzony pod kątem faktów i zredagowany przez redaktorów HowStuffWorks.
Producent sprzętu sportowego Head wykorzystał ten niesamowity materiał. Ich rakieta tenisowa Graphene XT jest o 20% lżejsza przy tej samej wadze. To naprawdę rewolucyjna technologia!
`;t.byline_authors_html&&(e+=`Nazwa użytkownika: ${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
Czas publikacji: 21-11-2023