В последние годы большое внимание уделяется сверхматериалу графену. Но что такое графен? Ну, представьте себе вещество, которое в 200 раз прочнее стали, но в 1000 раз легче бумаги.
В 2004 году двое ученых из Манчестерского университета, Андрей Гейм и Константин Новоселов, «играли» с графитом. Да, тем же, что вы найдете на кончике карандаша. Им было любопытно узнать, можно ли удалить его одним слоем. Поэтому они нашли необычный инструмент: клейкую ленту.
«Вы кладете [ленту] на графит или слюду, а затем снимаете верхний слой», — объяснил Хайм BBC. Графитовые хлопья отлетают от ленты. Затем сложите ленту пополам и приклейте ее к верхнему листу, затем снова разъедините их. Затем вы повторяете этот процесс 10 или 20 раз.
«Каждый раз хлопья распадаются на все более тонкие хлопья. В конце концов, на ленте остаются очень тонкие хлопья. Вы растворяете ленту, и все растворяется».
Удивительно, но метод с лентой сотворил чудеса. Этот интересный эксперимент привел к открытию однослойных графеновых чешуек.
В 2010 году Хайм и Новоселов получили Нобелевскую премию по физике за открытие графена — материала, состоящего из атомов углерода, расположенных в гексагональной решетке, похожей на проволочную сетку.
Одна из главных причин, по которой графен настолько удивителен, — его структура. Один слой чистого графена выглядит как слой атомов углерода, расположенных в гексагональной решетчатой структуре. Эта сотовая структура атомного масштаба придает графену его впечатляющую прочность.
Графен также является электрической суперзвездой. При комнатной температуре он проводит электричество лучше, чем любой другой материал.
Помните те атомы углерода, которые мы обсуждали? Ну, у каждого из них есть дополнительный электрон, называемый пи-электроном. Этот электрон свободно перемещается, что позволяет ему проводить ток через несколько слоев графена с небольшим сопротивлением.
Недавние исследования графена в Массачусетском технологическом институте (MIT) обнаружили нечто почти волшебное: если слегка (всего на 1,1 градуса) повернуть два слоя графена в неправильном направлении, графен станет сверхпроводником.
Это означает, что он может проводить электричество без сопротивления или нагрева, открывая захватывающие возможности для будущей сверхпроводимости при комнатной температуре.
Одно из самых ожидаемых применений графена — это батареи. Благодаря его превосходной проводимости мы можем производить графеновые батареи, которые заряжаются быстрее и служат дольше, чем современные литий-ионные батареи.
Некоторые крупные компании, такие как Samsung и Huawei, уже пошли по этому пути, стремясь внедрить эти достижения в наши повседневные гаджеты.
«К 2024 году мы ожидаем, что на рынке появится целый ряд графеновых продуктов», — сказал Андреа Феррари, директор Кембриджского центра графена и исследователь Graphene Flagship, инициативы, реализуемой European Graphene. Компания инвестирует 1 млрд евро в совместные проекты. проекты. Альянс ускоряет разработку графеновой технологии.
Партнеры по исследованиям Flagship уже создают графеновые батареи, которые обеспечивают на 20% большую емкость и на 15% больше энергии, чем лучшие современные высокоэнергетические батареи. Другие команды создали солнечные элементы на основе графена, которые на 20 процентов эффективнее преобразуют солнечный свет в электричество.
Хотя есть некоторые ранние продукты, которые использовали потенциал графена, такие как спортивное оборудование Head, лучшее еще впереди. Как заметил Феррари: «Мы говорим о графене, но на самом деле мы говорим о большом количестве изучаемых вариантов. Все движется в правильном направлении».
Статья обновлена с использованием технологии искусственного интеллекта, проверена фактами и отредактирована редакторами HowStuffWorks.
Производитель спортивного инвентаря Head использовал этот удивительный материал. Их теннисная ракетка Graphene XT, как утверждается, на 20% легче при том же весе. Это действительно революционная технология!
`;t.byline_authors_html&&(e+=`Не указано:${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
Время публикации: 21 ноября 2023 г.