Графен: в 200 раз прочнее стали, в 1000 раз легче бумаги | Узнавай.Онлайн
НаукаФизика

Графен: в 200 раз прочнее стали, в 1000 раз легче бумаги

В 2004 году двое ученых из Манчестерского университета провели обманчиво простой эксперимент с потенциально изменяющими мир последствиями. Исследователи Андре Гейм и Константин Новоселов экспериментировали с графитом, материалом на кончике карандаша. Графит состоит из супертонких листов чистого углерода, уложенных друг на друга. Гейм и Новоселов хотели посмотреть, смогут ли они выделить один лист графита, тонкий слой углерода толщиной всего в один атом с помощью липкой ленты.

Метод липкой ленты сработал. Выделив однослойный углеродный лист, Гейм и Новоселов открыли совершенно новый материал под названием графен, который теперь считается самым прочным, легким и наиболее электропроводящим веществом на Земле.

графен

В 2010 году Гейм и Новоселов разделили Нобелевскую премию по физике за открытие графена, и исследователи по всему миру начали настаивать на способах использования этого замечательного «сверхматериала» для создания более мощных и долговечных батарей, более быстрых микрочипов, гибких схем, имплантируемых биосенсоров и т.д. Десять лет спустя графен все еще не оправдал своих обещаний, но инсайдеры уверены, что в ближайшие несколько лет мы наконец увидим смартфоны, электромобили и датчики, использующие технологию на основе графена.

Почему графен — это сверхматериал?

  • Он в 200 раз прочнее стали по весу.
  • Он в 1000 раз легче бумаги.
  • Он прозрачен на 98 процентов.
  • Он проводит электричество лучше, чем любой другой известный материал при комнатной температуре.
  • Он может преобразовывать свет любой длины волны в ток.
  • И, наконец, что не менее важно, графен состоит из углерода, четвертого по распространенности элемента во Вселенной, так что вряд ли мы его исчерпаем.

А недавнее открытие может добавить еще одну сверхдержаву в список хвастовства графена. Когда 2 слоя материала слегка повернуты относительно друг друга — смещение ровно на 1,1 градуса — графен становится сверхпроводником. Сверхпроводники — это самый редкий класс материалов, которые проводят электричество абсолютно без сопротивления и с нулевым нагревом.

Открытие «магического угла» графена потрясло научное сообщество. Хотя эксперимент проводился при экстремально низких температурах, он открыл возможность того, что, комбинируя графен с другими сверхпроводящими элементами, можно радикально повысить энергоэффективность всего, от гаджетов до автомобилей и целых электрических сетей.

графен

Другое использование графена

Хотя графеновые батареи могут быть первыми на рынке, исследователи заняты разработкой множества других приложений для этого чудо-материала.

Биосенсоры — это большое дело. Можно только представить невероятно тонкий и гибкий чип, который можно ввести в кровоток для отслеживания данных о состоянии здоровья в режиме реального времени, таких как уровень инсулина или артериальное давление. Или графеновый интерфейс, который посылает сигналы в мозг назад и вперед, чтобы обнаружить приближающийся эпилептический припадок или даже предотвратить его. Тонкие растягивающиеся датчики также можно носить на коже или вплетать в ткань одежды.

Фотоника — еще одна область, в которой уже используется графен. Интегрируя графен в светочувствительные чипы, камеры и другие датчики могут значительно повысить чувствительность даже к самым слабым световым волнам в видимом и невидимом спектрах. Это улучшит не только качество изображений с камер и телескопов, но и медицинских изображений.

Еще одно перспективное применение графена — фильтрация. Простые фильтры для очистки воды, построенные из полимеров графена, могут связываться с органическими и неорганическими загрязнителями в питьевой воде.

Похожие статьи
НаукаФизика

Как работает шкала Рихтера?

Шкала Рихтера, названная в честь американского сейсмолога Чарльза Фрэнсиса Рихтера, представляет собой шкалу, которая присваивает число для количественной оценки энергии, выделяемой при…
АстрономияНаукаЧеловек

Влияет ли луна на скорость роста волос и ногтей?

До сих пор нет научных данных, подтверждающих, что наш спутник влияет на рост ногтей, волос или прорастание сельскохозяйственных культур, хотя широко распространенное…
НаукаФизика

Где был ваш дом, когда Земля была Пангеей, единым континентом?

Земля сильно изменилась за тысячелетия. Поверхность Земли в геологическом прошлом выглядела совершенно иначе. Представьте на мгновение, что вы могли бы поместить себя,…

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *