Trong những năm gần đây, người ta đã dành nhiều sự chú ý cho siêu vật liệu graphene. Nhưng graphene là gì? Hãy tưởng tượng một vật liệu cứng hơn thép gấp 200 lần, nhưng nhẹ hơn giấy gấp 1000 lần.
Năm 2004, hai nhà khoa học từ Đại học Manchester, Andrei Geim và Konstantin Novoselov, đã "chơi" với than chì. Đúng vậy, chính là thứ bạn tìm thấy trên đầu bút chì. Họ tò mò về vật liệu này và muốn biết liệu nó có thể được loại bỏ chỉ trong một lớp hay không. Vì vậy, họ đã tìm thấy một công cụ khác thường: băng keo.
"Bạn đặt [băng dính] lên than chì hoặc mica rồi bóc lớp trên cùng ra", Heim giải thích với BBC. Các mảnh than chì sẽ bay ra khỏi băng dính. Sau đó, gấp đôi băng dính lại và dán vào tấm trên cùng, rồi lại tách chúng ra. Sau đó, bạn lặp lại quá trình này 10 hoặc 20 lần.
“Mỗi lần như vậy, các mảnh vụn lại vỡ ra thành những mảnh vụn ngày càng mỏng hơn. Cuối cùng, những mảnh vụn rất mỏng vẫn còn bám trên băng tải. Bạn làm tan băng dính và mọi thứ sẽ tan biến.”
Thật ngạc nhiên, phương pháp băng dính lại mang lại hiệu quả kỳ diệu. Thí nghiệm thú vị này đã dẫn đến việc phát hiện ra các mảnh graphene một lớp.
Năm 2010, Heim và Novoselov đã nhận được giải Nobel Vật lý cho khám phá của họ về graphene, một vật liệu bao gồm các nguyên tử carbon được sắp xếp theo mạng lục giác, tương tự như lưới thép.
Một trong những lý do chính khiến graphene trở nên tuyệt vời đến vậy chính là cấu trúc của nó. Một lớp graphene nguyên sơ xuất hiện dưới dạng một lớp các nguyên tử carbon được sắp xếp theo cấu trúc mạng lục giác. Cấu trúc tổ ong ở cấp độ nguyên tử này mang lại cho graphene sức mạnh ấn tượng.
Graphene cũng là một siêu sao về điện. Ở nhiệt độ phòng, nó dẫn điện tốt hơn bất kỳ vật liệu nào khác.
Bạn còn nhớ những nguyên tử carbon mà chúng ta đã thảo luận không? Mỗi nguyên tử đều có thêm một electron gọi là electron pi. Electron này di chuyển tự do, cho phép nó dẫn điện qua nhiều lớp graphene với điện trở rất nhỏ.
Nghiên cứu gần đây về graphene tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã phát hiện ra một điều gần như kỳ diệu: khi bạn xoay nhẹ (chỉ 1,1 độ) hai lớp graphene ra khỏi vị trí thẳng hàng, graphene sẽ trở thành chất siêu dẫn.
Điều này có nghĩa là nó có thể dẫn điện mà không có điện trở hoặc nhiệt, mở ra những khả năng thú vị cho tính siêu dẫn trong tương lai ở nhiệt độ phòng.
Một trong những ứng dụng được mong đợi nhất của graphene là trong pin. Nhờ khả năng dẫn điện vượt trội, chúng ta có thể sản xuất pin graphene sạc nhanh hơn và bền hơn pin lithium-ion hiện đại.
Một số công ty lớn như Samsung và Huawei đã đi theo con đường này, với mục tiêu đưa những tiến bộ này vào các tiện ích hàng ngày của chúng ta.
"Đến năm 2024, chúng tôi kỳ vọng một loạt sản phẩm graphene sẽ có mặt trên thị trường", Andrea Ferrari, giám đốc Trung tâm Graphene Cambridge và là nhà nghiên cứu tại Graphene Flagship, một sáng kiến do European Graphene điều hành, cho biết. Công ty đang đầu tư 1 tỷ euro vào các dự án chung. Liên minh này sẽ đẩy nhanh quá trình phát triển công nghệ graphene.
Các đối tác nghiên cứu của Flagship hiện đang tạo ra pin graphene có dung lượng cao hơn 20% và năng lượng cao hơn 15% so với các loại pin năng lượng cao tốt nhất hiện nay. Các nhóm nghiên cứu khác cũng đã tạo ra pin mặt trời graphene có hiệu suất chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng cao hơn 20%.
Mặc dù đã có một số sản phẩm ban đầu khai thác được tiềm năng của graphene, chẳng hạn như thiết bị thể thao Head, nhưng những sản phẩm tốt nhất vẫn chưa xuất hiện. Như Ferrari đã lưu ý: "Chúng ta nói về graphene, nhưng thực tế chúng ta đang nói về rất nhiều lựa chọn đang được nghiên cứu. Mọi thứ đang đi đúng hướng."
Bài viết này đã được cập nhật bằng công nghệ trí tuệ nhân tạo, kiểm tra thực tế và biên tập bởi các biên tập viên của HowStuffWorks.
Nhà sản xuất dụng cụ thể thao Head đã sử dụng vật liệu tuyệt vời này. Vợt tennis Graphene XT của họ được cho là nhẹ hơn 20% với cùng trọng lượng. Đây thực sự là công nghệ mang tính cách mạng!
`;t.byline_authors_html&&(e+=`Tên tác giả: ${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
Thời gian đăng: 21-11-2023