Under senare år har mycket uppmärksamhet ägnats åt supermaterialet grafen. Men vad är grafen? Tänk dig ett ämne som är 200 gånger starkare än stål, men 1000 gånger lättare än papper.
År 2004 "lekte" två forskare från University of Manchester, Andrei Geim och Konstantin Novoselov, med grafit. Ja, samma sak som man hittar på spetsen av en penna. De var nyfikna på materialet och ville veta om det kunde tas bort i ett lager. Så de hittade ett ovanligt verktyg: silvertejp.
”Du lägger [tejpen] över grafit eller glimmer och sedan skalar du bort det översta lagret”, förklarade Heim för BBC. Grafitflingor flyger av tejpen. Vik sedan tejpen på mitten och limma fast den på det översta arket, separera dem sedan igen. Sedan upprepar du processen 10 eller 20 gånger.
"Varje gång bryts flingorna ner i tunnare och tunnare flingor. Till slut blir det väldigt tunna flingor kvar på bandet. Man löser upp tejpen och allting löses upp."
Överraskande nog fungerade tejpmetoden underverk. Detta intressanta experiment ledde till upptäckten av grafenflingor i ett lager.
År 2010 fick Heim och Novoselov Nobelpriset i fysik för sin upptäckt av grafen, ett material som består av kolatomer arrangerade i ett hexagonalt gitter, liknande hönsnät.
En av de främsta anledningarna till att grafen är så fantastiskt är dess struktur. Ett enda lager av ren grafen framträder som ett lager av kolatomer arrangerade i en hexagonal gitterstruktur. Denna atomära bikakestruktur ger grafen dess imponerande styrka.
Grafen är också en elektrisk superstjärna. Vid rumstemperatur leder det elektricitet bättre än något annat material.
Kommer ni ihåg kolatomerna vi diskuterade? De har var och en en extra elektron som kallas pi-elektron. Denna elektron rör sig fritt, vilket gör att den kan leda ledning genom flera lager av grafen med litet motstånd.
Ny forskning om grafen vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) har upptäckt något nästan magiskt: när man roterar två lager av grafen något (bara 1,1 grader) ur linje blir grafenet en supraledare.
Det betyder att den kan leda elektricitet utan motstånd eller värme, vilket öppnar upp spännande möjligheter för framtida supraledning vid rumstemperatur.
En av de mest efterlängtade tillämpningarna av grafen är i batterier. Tack vare dess överlägsna konduktivitet kan vi producera grafenbatterier som laddas snabbare och håller längre än moderna litiumjonbatterier.
Vissa stora företag som Samsung och Huawei har redan gått den här vägen och siktar på att introducera dessa framsteg i våra vardagliga prylar.
”Vi förväntar oss att en rad grafenprodukter kommer att finnas på marknaden år 2024”, säger Andrea Ferrari, chef för Cambridge Graphene Center och forskare vid Graphene Flagship, ett initiativ som drivs av European Graphene. Företaget investerar 1 miljard euro i gemensamma projekt. Alliansen accelererar utvecklingen av grafenteknik.
Flaggskeppets forskningspartners skapar redan grafenbatterier som ger 20 % mer kapacitet och 15 % mer energi än dagens bästa högenergibatterier. Andra team har skapat grafenbaserade solceller som är 20 procent effektivare på att omvandla solljus till elektricitet.
Även om det finns några tidiga produkter som har utnyttjat grafenets potential, såsom Head sports equipment, har det bästa ännu inte kommit. Som Ferrari noterade: ”Vi pratar om grafen, men i verkligheten talar vi om ett stort antal alternativ som studeras. Saker och ting rör sig i rätt riktning.”
Den här artikeln har uppdaterats med hjälp av artificiell intelligens, faktagranskats och redigerats av HowStuffWorks redaktörer.
Sportutrustningstillverkaren Head har använt detta fantastiska material. Deras Graphene XT-tennisracket påstår sig vara 20 % lättare med samma vikt. Detta är verkligen revolutionerande teknologi!
`;t.byline_authors_html&&(e+=`Avsnitt: ${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
Publiceringstid: 21 november 2023