В последние годы большое внимание уделяется сверхматериалу графену. Но что такое графен? Представьте себе вещество, которое в 200 раз прочнее стали, но в 1000 раз легче бумаги.
В 2004 году двое учёных из Манчестерского университета, Андрей Гейм и Константин Новосёлов, «играли» с графитом. Да, тем самым, что можно найти на кончике карандаша. Их заинтересовал этот материал, и они захотели узнать, можно ли удалить его одним слоем. В результате они нашли необычный инструмент: клейкую ленту.
«Накладываем [ленту] на графит или слюду, а затем снимаем верхний слой», — объяснил Хайм в интервью BBC. С ленты отлетают графитовые чешуйки. Затем складываем ленту пополам и приклеиваем её к верхнему листу, а затем снова разъединяем. Повторяем этот процесс 10–20 раз.
«Каждый раз хлопья распадаются на всё более и более тонкие. В конце концов, на ленте остаются очень тонкие хлопья. Растворяешь ленту, и всё растворяется».
Удивительно, но метод с лентой сотворил чудеса. Этот интересный эксперимент привёл к открытию однослойных графеновых чешуек.
В 2010 году Хейм 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 удивительности графена — его структура. Один слой чистого графена представляет собой слой атомов углерода, расположенных в гексагональной решётке. Эта сотовая структура атомного масштаба придаёт графену впечатляющую прочность.
Графен также является настоящим электротехническим супергероем. При комнатной температуре он проводит электричество лучше любого другого материала.
Помните те атомы углерода, о которых мы говорили? У каждого из них есть дополнительный электрон, называемый пи-электроном. Этот электрон свободно перемещается, что позволяет ему проводить ток через несколько слоёв 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 становится сверхпроводником.
Это означает, что он может проводить электричество без сопротивления или нагревания, открывая захватывающие возможности для будущей сверхпроводимости при комнатной температуре.
Одно из самых ожидаемых применений графена — аккумуляторы. Благодаря его превосходной проводимости мы можем производить графеновые аккумуляторы, которые заряжаются быстрее и служат дольше, чем современные литий-ионные аккумуляторы.
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», — заявила Андреа Феррари, директор Кембриджского центра графена и исследователь проекта Graphene Flagship, реализуемого European Graphene. Компания инвестирует 1 миллиард евро в совместные проекты. Этот альянс ускоряет развитие технологии графена.
Партнеры Flagship по исследованиям уже создают графеновые аккумуляторы, обеспечивающие на 20% большую ёмкость и на 15% большую энергию, чем лучшие современные высокоэнергетические аккумуляторы. Другие команды создали солнечные элементы на основе графена, которые на 20% эффективнее преобразуют солнечный свет в электричество.
Хотя уже существуют некоторые ранние продукты, использующие потенциал графена, например, спортивный инвентарь Head, лучшее ещё впереди. Как отметил Феррари: «Мы говорим о графене, но на самом деле речь идёт о множестве изучаемых вариантов. Всё движется в правильном направлении».
Эта статья была 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, по заявлению производителя, на 20% легче при том же весе. Это поистине революционная технология!
`;t.byline_authors_html&&(e+=`Недействительно:${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.