В последние годы большое внимание уделяется сверхматериалу графену. Но что такое графен? Ну, 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, то же самое вы найдете на кончике карандаша. Им был интересен этот материал, и они хотели знать, можно ли удалить его одним слоем. Поэтому они нашли необычный инструмент: клейкую ленту.
«Вы накладываете [ленту] на графит или слюду, а затем снимаете верхний слой», — объяснил Хайм BBC. Графитовые чешуйки слетают с ленты. Затем сложите ленту пополам и приклейте ее к верхнему листу, затем снова разделите их. Затем вы повторяете этот процесс 10 или 20 раз.
«Каждый раз хлопья распадаются на все более тонкие и тонкие хлопья. В итоге на ремне остаются очень тонкие чешуйки. Вы растворяете ленту, и все растворяется».
Удивительно, но ленточный метод творил чудеса. Этот интересный эксперимент привел к открытию однослойных чешуек графена.
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.
Одной из главных причин, по которой графен так удивителен, является его структура. Один слой чистого графена выглядит как слой атомов углерода, расположенных в гексагональной решетчатой структуре. Эта сотовая структура атомного масштаба придает графену впечатляющую прочность.
Графен также является электрической суперзвездой. При комнатной температуре он проводит электричество лучше, чем любой другой материал.
Помните те атомы углерода, которые мы обсуждали? Ну, у каждого из них есть дополнительный электрон, называемый пи-электроном. Этот электрон движется свободно, что позволяет ему проводить проводимость через несколько слоев графена с небольшим сопротивлением.
Недавнее исследование графена в Массачусетском технологическом институте (MIT) обнаружило нечто почти волшебное: когда вы слегка (всего на 1,1 градуса) поворачиваете два слоя графена, смещая его, графен становится сверхпроводником.
Это означает, что он может проводить электричество без сопротивления и тепла, открывая захватывающие возможности для будущей сверхпроводимости при комнатной температуре.
Одно из наиболее ожидаемых применений графена — аккумуляторы. 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, что на рынке появится целый ряд графеновых продуктов», — сказала Андреа Феррари, директор Кембриджского графенового центра и исследователь Graphene Flagship, инициативы, реализуемой European Graphene. Компания инвестирует в совместные проекты 1 млрд евро. проекты. Альянс ускоряет развитие графеновой технологии.
Исследовательские партнеры Flagship уже создают графеновые батареи, которые обеспечивают на 20% большую емкость и на 15% больше энергии, чем лучшие сегодня высокоэнергетические батареи. Другие команды создали солнечные элементы на основе графена, которые на 20 процентов эффективнее преобразуют солнечный свет в электричество.
Хотя есть некоторые первые продукты, в которых реализован 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. Дела идут 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 утверждает, что она на 20% легче при том же весе. Это поистине революционная технология!
`;t.byline_authors_html&&(e+=`作者：${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+»_»); вернуть e+=`\n\t\t\t\t
Время публикации: 21 ноября 2023 г.