Графен - технологическая панацея | Первый творческий форум ЦРТП

Графен - технологическая панацея

Лакихамер

Креатор
Регистрация
14 Мар 2018
Сообщения
82
Реакции
365
Материал, созданный всего одиннадцать лет назад, становится технологической панацей нашего века.

Несколько дней назад китайские инженеры представили первый в мире смартфон, созданный с использованием графена. Новинка получила название «Settler Alpha». Хотя в функциональном плане смартфон не имеет каких-либо особых новшеств, он стал первой ласточкой перед наплывом «углеродных» устройств. Создатели смогли добиться беспрецедентной четкости сенсора и на 10% повысили емкость батареи. Все это – исключительно благодаря тому, что дисплей и аккумулятор новинки создавались с применением графена. Кажется, что одно только включение этого необычного материала в конструкцию делает привычные вещи лучше.

Графен – продукт 21 века. Впервые он был синтезирован в 2004 году в Университете Манчестера (Великобритания). Создатели графена Андрей Гейм и Константин Новоселов за свое открытие получили нобелевскую премию. Сейчас они продолжают активно работать над усовершенствованием графена, находя все новые возможности его применения.

Потенциально, графен может произвести революцию в аэрокосмической и оборонной промышленности, биотехнологиях, энергетике и электронике. Материал представляет собой углеродную пленку. Толщина пленки – один атом. При этом прочность соединения невероятна для такой толщины листа. Как показали эксперименты, графен при аналогичной толщине в два раза прочнее кевлара и в десять раз прочнее стали. Очевидное следствие этого – применение материала в производстве средств защиты. К примеру, бронежилетов. Помимо прочности, такие жилеты будут еще и гораздо легче кевларовых. Дело в том, что графен имеет очень малый вес. К примеру, если изготовить из этого материала парашют, то он будет весить примерно 200 грамм.

Графен успешно применяется в электронике – он может повышать чувствительность сенсоров и емкость аккумуляторов. Но важно и то, что графеновые дисплеи являются гибкими. Это прекрасно вписывается в современные тенденции развития технологий. В прошлом году компания Samsung уже сообщила то том, что намерена наняться производством устройств с тонкими и гибкими графеновыми дисплеями. А недавно создатели графена представили миру свою версию этой технологии. Их LED-дисплей обладает толщиной не более 40 атомов.

Сам по себе графен является сверхпроводником. Он проводит электричество в сотни раз лучше, чем медь. Учитывая это, многие компании уже задумались о производстве процессоров на основе графена. Не исключено, что новый материал скоро полностью вытеснит кремний. В прошлом году всемирно известная компания IBM уже использовала графен при сборке одного из чипов. Речь не идет о серийном производстве. Акция носила, скорее, демонстрационный характер. Тем не менее, это лишь начало. Вполне возможно, однажды Кремнивую долину переименуют в Графеновую.

Энергетика также использует графен в своих целях. Ликуют любители «зеленых» технологий. Как показали исследования, новый материал повышает эффективность солнечных батарей. В 2012 году ученые из Университета Флориды (США) покрыли графеном традиционные кремниевые солнечные батареи. Это повысило эффективность ячеек на 8,6%. В начале прошлого года ученые из Оксфордского университета (Великобритания) провели похожий эксперимент, но уже с батареями на основе титана. Такие батареи сегодня понемногу вытесняют кремниевые – они более эффективные и дешевые в производстве. Но в сочетании с графеном КПД солнечной ячейки повысился на целых 15,6 процентов. Ученые уверены в том, что и это еще не предел.

Ранее мы упоминали, что 2014 году исследователи из Университета Мичигана (США) нашли способ превратить контактные линзы в тепловизоры. Это также стало возможным благодаря свойствам графена. Дело в том, что графеновая пленка способна улавливать инфракрасное излучение. Таким образом, если снять с нее сигнал и усилить его, получится компактный тепловизор. Ученые полагают, что такая технология совсем скоро сможет интегрироваться в смартфоны или «умные» очки.

Совместив графен с кислородом, в прошлом году исследователи получили соединение, названное «оксидом графена». Этот оксид обладает уникальными фильтрационными свойствами. Если его, как краску, нанести на какую-либо поверхность, он надежно защитит ее от коррозии. Это свойство, вероятно, заинтересует автопроизводителей. В медицине графен также может использоваться как фильтрующее вещество. Получается, что одиннадцать лет назад в стенах британского университета появилась на свет настоящая технологическая панацея 21 века. И перечень применений графена еще далеко не полон.

Источник:
 

biwargo

Креатор
Регистрация
10 Июл 2017
Сообщения
105
Реакции
431
Примеры практического применения графена

В 2017 году на рынок стали выходить первые продукты с применением графена. А на недавней выставке мобильных продуктов MWC 2018 можно было увидеть множество стендов, демонстрирующих практическое применение этого материала. Вот семь реальных вариантов того, как графен может улучшить нашу жизнь.

Накладной датчик ультрафиолета

primenenie_grafena_1.jpg

Один из проектов на выставке - круг из графеновой пленки диаметром в пару сантиметров, который сообщает пользователю об уровне ультрафиолетового излучения в солнечном свете. Такой датчик может быть очень полезен людям с чувствительной кожей, которые предпочитают прятаться от солнца в часы его наивысшей активности. Тончайшую графеновую пленку можно закрепить на одежде, плавках или купальнике, либо нанести прямо на кожу. Сейчас ученые работают над тем, чтобы уменьшить площадь датчика и сделать его абсолютно прозрачным.

Умная стелька для спортсменов

primenenie_grafena_2.jpg

Эта стелька содержит вставки из тонкого слоя графеновой пены. Пена чувствительна к нажатию и способна улавливать изменения в весе до миллиграмма. Стелька очень точно измеряет давление, приходящееся на различные участки стопы при выполнении человеком различных действий. Такая информация может быть полезна для профессиональных спортсменов, старающихся выверять и измерять каждое свое движение.

Прохладная обувь из графена

primenenie_grafena_3.jpg

Графен имеет превосходную теплопроводность. Это свойство можно использовать в производстве обуви. Экспериментальная модель босоножек на фото была разработана Итальянским технологическим институтом. Ученые добавили 1% графена к полиуретану. Этот единственный процент позволил создать обувь, которая рассеивает на 50% больше тепла, чем полностью полиуретановый аналог. Очень часто туристы или солдаты вынуждены носить крепкие защитные ботинки в жарком климате. Добавление графена в состав такой обуви решит проблему жары и потеющих ног.

Самые эффективные солнечные ячейки

primenenie_grafena_4.jpg

Солнечные батареи сегодня в тренде. Многие люди устанавливают на крыши своих домов солнечные панели, чтобы получить большую энергонезависимость. Графен позволяет сделать солнечные батареи еще более эффективными. При равных условиях графеновые солнечные панели генерируют больше электроэнергии, чем классические кремниевые. Эффективность графеновых панелей столь высока, что они вырабатывают некоторое количество электричества даже при густой облачности. А еще, по предварительным оценкам, производство графеновых панелей стоит в четыре раза дешевле, чем производство кремниевых. Проще говоря, лет через десять жителям частных домов не придется беспокоиться об электроэнергии.

Мозговой интерфейс

primenenie_grafena_5.jpg

Графен гибок и имеет свойства сверхпроводника. Это значит, что он - идеальный кандидат на роль мозговых имплантов. Графеновые проводники способны передавать высококачественный электрический сигнал с высокой устойчивостью к внешним шумам и наводкам. Именно такой материал способен улавливать слабые токи головного мозга человека и передавать их на внешние устройства. Компания BrainCom уже сейчас разрабатывает импланты, которые помогут пациентам с серьезными дефектами речи наладить связь с окружающим миром.

Графеновые наушники

primenenie_grafena_6.jpg

Этот продукт уже присутствует на рынке. Компания Xiaomi представила миниатюрные наушники Mi Pro HD, мембраны которых выполнены их графена. Такие мембраны очень точно передают мельчайшие детали композиций.

Графеновые самолеты

primenenie_grafena_7.jpg

В авиации вес летательного аппарата имеет критически важное значение. Конструкторам постоянно приходится балансировать, пытаясь максимально облегчить самолет, но при этом сделать его достаточно прочным. Графен - идеальное решение этой проблемы. Он одновременно очень прочный и очень легкий. Известно, что компания Airbus, производящая самолеты, уже заинтересовалась возможностью создания облегченных графеновых моделей.

Источник:
 
Сверху Снизу