Графен змінить наше життя: практичне застосування графена в майбутньому

Теорія графена вперше була розроблена теоретичним фізиком Філіпом Воллас в 1947 році, в якості відправної точки для розуміння більш складного, тривимірного графіту. Але сама назва "графен" було дано цьому матеріалу тільки через 40 років - так називали шари графіту. Іншими словами, це назва використовували для опису мономолекулярного шару (шару, товщиною в одну молекулу) атомів вуглецю, які щільно упаковані в двомірну грати, за формою нагадує бджолині стільники. По суті, це базовий будівельний блок графітових матеріалів будь-яких інших розмірностей; це матеріал для створення більш складних речовин. Але сам графен, у своїй повністю піддається дослідженню формі, був відкритий тільки в 2004 році.

С тих пір, за останні шість років, вчені відкрили, що дана речовина має вражаючими властивостями. Деякі вважають, що даний матеріал кардинально змінить наші життя у двадцять першому столітті. Це не тільки найтонший матеріал, але він також приблизно в 200 разів міцніше сталі і проводить електрику при кімнатній температурі краще, ніж будь-який інший матеріал відомий людству. Дослідники з Колумбійського університету, які довели, що графен є найміцнішим матеріалом який коли небудь вимірювався, заявили: "Щоб порвати плівку графену товщиною в 0.01 мм, знадобиться слон, при цьому його вага повинна вміститися на площі рівній кінчику олівця".

Возможно, ви чули про закон Мура і про пошук заміни кремнієвим напівпровідникам. Графен може виявитися такою заміною. Найактуальніша проблема творців комп'ютерних чіпів, полягає в тому, щоб збільшити потужність, зробити чіпи менше і досягти всього цього без значного збільшення температури. У теорії графенові транзистори, зможуть забезпечити значно вищу швидкість, при цьому перешкоджаючи збільшенню температури на мікроскопічному рівні.

Два вчених, Костянтин Новосьолов та Андрій Гейм, стали лауреатами Нобелівської премії 2010 року з фізики, за відкриття графену. Дана нагорода, служить визнанням багатообіцяючого майбутнього даного матеріалу. Він може зробити революцію в індустрії електроніки і дозволить створювати легкі, міцніше сталі, матеріали. І це тільки деякі, з довгого списку можливих застосувань. Гейм заявив, що він "бачить паралелі з ситуацією, яка склалася близько 100 років тому, коли були відкриті полімери. Пройшов деякий час і полімери увійшли в наше життя у вигляді пластмаси та стали грати важливу роль в житті людей ".

Андрей Гейм (ліворуч) і Константі Новосьолов (праворуч) на тлі хвилястого шару графену.

Потенціальние області застосування, включають заміну вуглецевих волокон у композитних матеріалах, з метою створення більш легковагих літаків і супутників; заміна кремнію в транзисторах; впровадження в пластмасу, з метою додання їй електропровідності; датчики на основі графену можуть виявляти небезпечні молекули; використання графеновой пудри в електричних акумуляторах, з метою збільшення їх ефективності; оптоелектроніка; міцніший, міцний і легкий пластик; герметичні пластикові контейнери, які дозволять тижнями зберігати в ньому їжу, і вона буде залишатися свіжою; прозоре струмопровідні покриття для сонячних панелей і для моніторів; міцніші вітряні двигуни; більш стійкі до механічного впливу медичні імплантати; найкраще спортивне спорядження; суперконденсатори; поліпшення провідності матеріалів; високопотужні високочастотні електронні пристрої; штучні мембрани для розділення двох рідин в резервуарі; поліпшення тачскринів; РКД (рідкокристалічні дисплеї); дисплей на органічних світлодіодах; графенові нанострічки дозволять створити балістичні транзистори; нанобреші в графені можуть дозволити створити нові техніки швидкісного секвенування ДНК.

І це всього лише вершина айсберга можливостей застосування. Ми стоїмо ще на самому початку довгого шляху. Уявіть собі наслідки хоча б тільки комп'ютерної революції. IBM вже продемонструвала 100 GHz транзистор на основі графену і заявила, що на обрії вже маячить процесор потужністю в 1THz. Графен надає необмежені можливості практично у всіх областях індустрії та виробництва. З часом, він ймовірно стане для нас звичайним матеріалом, подібно пластику в наші дні.

Орігінал (на англ. Мовою): Bigthink

• IBM ускоряет обучение ИИ на скорости света при минимальном энергопотреблении
• Учёные впервые визуализировали форму одиночного фотона
• Солнечная система для зарядки электромобилей
• Крупнейший электрический самолёт взлетит в 2025 году
• ДНК-биочернила открывают новые горизонты для 3D-печати кровеносных сосудов
• Исследователи улучшили эффективность и долговечность солнечных элементов
• Тёмная материя: Как камера отслеживает невидимое
• Мягкий, растяжимый электрод имитирует тактильные ощущения с помощью электрических сигналов