В последние годы большое внимание уделяется сверхматериалу графену. Но что же такое графен? Представьте себе вещество, которое в 200 раз прочнее стали, но в 1000 раз легче бумаги.
В 2004 году два учёных из Манчестерского университета, Андрей Гейм и Константин Новоселов, «поиграли» с графитом. Да, тем самым, что находится на кончике карандаша. Им стало любопытно, можно ли удалить графит одним слоем. Поэтому они нашли необычный инструмент: скотч.
«Вы накладываете [ленту] на графит или слюду, а затем отклеиваете верхний слой», — объяснил Хайм в интервью BBC. От ленты отлетают хлопья графита. Затем сложите ленту пополам и приклейте ее к верхнему листу, а затем снова разделите. Затем вы повторяете этот процесс 10 или 20 раз.
«С каждым разом хлопья распадаются на всё более тонкие частицы. В конце концов, на ленте остаются очень тонкие хлопья. Вы растворяете ленту, и всё растворяется».
Удивительно, но метод с использованием ленты сработал на ура. Этот интересный эксперимент привел к открытию однослойных графеновых хлопьев.
В 2010 году Хайм и Новоселов получили Нобелевскую премию по физике за открытие графена — материала, состоящего из атомов углерода, расположенных в гексагональной решетке, подобной куриной проволоке.
Одна из главных причин, почему графен так удивителен, — это его структура. Чистый однослойный графен представляет собой слой атомов углерода, расположенных в гексагональной решетке. Эта сотовая структура атомного масштаба придает графену его впечатляющую прочность.
Графен также является настоящей звездой в области электротехники. При комнатной температуре он проводит электричество лучше, чем любой другой материал.
Помните атомы углерода, о которых мы говорили? У каждого из них есть дополнительный электрон, называемый пи-электроном. Этот электрон свободно перемещается, позволяя проводить проводимость через несколько слоев графена с минимальным сопротивлением.
Недавние исследования графена в Массачусетском технологическом институте (MIT) выявили нечто почти волшебное: если слегка (всего на 1,1 градуса) повернуть два слоя графена, нарушив их выравнивание, графен становится сверхпроводником.
Это означает, что он может проводить электричество без сопротивления и нагрева, открывая захватывающие возможности для будущей сверхпроводимости при комнатной температуре.
Одно из наиболее ожидаемых применений графена — в батареях. 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 появления на рынке целого ряда продуктов на основе графена», — заявил Андреа Феррари, директор Кембриджского центра графена и исследователь проекта Graphene Flagship, инициативы, реализуемой Европейской компанией по графену. Компания инвестирует 1 миллиард евро в совместные проекты. Этот альянс ускоряет развитие графеновых технологий.
Партнеры Flagship по исследованиям уже создают графеновые батареи, которые обеспечивают на 20% большую емкость и на 15% больше энергии, чем лучшие из существующих сегодня высокоэнергетических батарей. Другие группы создали солнечные элементы на основе графена, которые на 20 процентов эффективнее преобразуют солнечный свет в электричество.
Хотя уже появились первые продукты, в которых используется потенциал графена, например, спортивное оборудование Head, лучшее еще впереди. Как отметил Феррари: «Мы говорим о графене, но на самом деле речь идет о большом количестве изучаемых вариантов. Все движется в правильном направлении».
Данная статья была обновлена с использованием технологий искусственного интеллекта, проверена на достоверность фактов и отредактирована редакторами HowStuffWorks.
Производитель спортивного оборудования Head использовал этот удивительный материал. Их теннисная ракетка Graphene XT, как утверждается, на 20% легче при том же весе. Это поистине революционная технология!
`;t.byline_authors_html&&(e+=`Автор:${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
Дата публикации: 21 ноября 2023 г.