В останні роки багато уваги приділяється суперматеріалу графену. Але що таке графен? Уявіть собі речовину, яка в 200 разів міцніша за сталь, але в 1000 разів легша за папір.
У 2004 році двоє вчених з Манчестерського університету, Андрій Гейм та Костянтин Новосьолов, «гралися» з графітом. Так, з тим самим, що можна знайти на кінчику олівця. Їм було цікаво дізнатися про цей матеріал, і вони хотіли дізнатися, чи можна його видалити одним шаром. Тож вони знайшли незвичайний інструмент: клейку стрічку.
«Ви кладете [стрічку] на графіт або слюду, а потім знімаєте верхній шар», – пояснив Гайм BBC. Графітові пластівці відлітають зі стрічки. Потім складаєте стрічку навпіл і приклеюєте її до верхнього шару, а потім знову розділяєте їх. Потім ви повторюєте цей процес 10 або 20 разів.
«Щоразу пластівці розпадаються на все тонші й тонші пластівці. Зрештою, на стрічці залишаються дуже тонкі пластівці. Ви розчиняєте стрічку, і все розчиняється».
Дивно, але стрічковий метод творив дива. Цей цікавий експеримент призвів до відкриття одношарових графенових пластівців.
У 2010 році Гейм і Новосьолов отримали Нобелівську премію з фізики за відкриття графену, матеріалу, що складається з атомів вуглецю, розташованих у гексагональну решітку, подібну до дротяної сітки.
Одна з головних причин, чому графен такий дивовижний, — це його структура. Один шар чистого графену виглядає як шар атомів вуглецю, розташованих у гексагональну ґратчасту структуру. Ця стільникова структура атомного масштабу надає графену вражаючої міцності.
Графен також є електричною суперзіркою. За кімнатної температури він проводить електрику краще, ніж будь-який інший матеріал.
Пам'ятаєте ті атоми вуглецю, про які ми говорили? Кожен з них має додатковий електрон, який називається пі-електроном. Цей електрон вільно рухається, що дозволяє йому проводити струм через кілька шарів графену з невеликим опором.
Нещодавнє дослідження графену в Массачусетському технологічному інституті (MIT) виявило щось майже магічне: якщо злегка (лише на 1,1 градуса) повернути два шари графену з ухилом, графен стає надпровідником.
Це означає, що він може проводити електрику без опору чи тепла, що відкриває захопливі можливості для майбутньої надпровідності за кімнатної температури.
Одним із найочікуваніших застосувань графену є виробництво акумуляторів. Завдяки його чудовій провідності ми можемо виробляти графенові акумулятори, які заряджаються швидше та працюють довше, ніж сучасні літій-іонні акумулятори.
Деякі великі компанії, такі як Samsung та Huawei, вже пішли цим шляхом, прагнучи впровадити ці досягнення в наші повсякденні гаджети.
«До 2024 року ми очікуємо, що на ринку з’явиться низка продуктів з графену», – сказав Андреа Феррарі, директор Кембриджського центру графену та дослідник Graphene Flagship, ініціативи, яку проводить European Graphene. Компанія інвестує 1 мільярд євро у спільні проекти. Альянс прискорює розвиток технології графену.
Дослідницькі партнери Flagship вже створюють графенові батареї, які забезпечують на 20% більшу ємність і на 15% більше енергії, ніж найкращі сучасні високоенергетичні батареї. Інші команди створили сонячні елементи на основі графену, які на 20% ефективніше перетворюють сонячне світло на електрику.
Хоча є деякі ранні продукти, які використовують потенціал графену, такі як спортивне спорядження Head, найкраще ще попереду. Як зазначив Феррарі: «Ми говоримо про графен, але насправді ми говоримо про велику кількість варіантів, що вивчаються. Речі рухаються у правильному напрямку».
Цю статтю було оновлено за допомогою технології штучного інтелекту, перевірено на наявність фактів та відредаговано редакторами HowStuffWorks.
Виробник спортивного спорядження Head використав цей дивовижний матеріал. Їхня тенісна ракетка Graphene XT, за заявами, на 20% легша за тієї ж ваги. Це справді революційна технологія!
`;t.byline_authors_html&&(e+=`Ім'я користувача: ${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\t
Час публікації: 21 листопада 2023 р.