Viime vuosina on kiinnitetty paljon huomiota supermateriaaliin grafeeniin. Mutta mikä on grafeeni? Kuvittele ainetta, joka on 200 kertaa vahvempi kuin teräs, mutta 1000 kertaa kevyempi kuin paperi.
Vuonna 2004 kaksi tutkijaa Manchesterin yliopistosta, Andrei Geim ja Konstantin Novoselov, "leikit" grafiitilla. Kyllä, sama asia, jonka löydät kynän kärjestä. He olivat kiinnostuneita materiaalista ja halusivat tietää, voidaanko se poistaa yhdellä kerroksella. Joten he löysivät epätavallisen työkalun: ilmastointiteipin.
"Laitat [teipin] grafiitin tai kiillen päälle ja kuori sitten pintakerros pois", Heim selitti BBC:lle. Nauhasta lentää grafiittihiutaleita. Taita sitten teippi puoliksi ja liimaa se yläarkkiin ja erota ne sitten uudelleen. Toista sitten tämä prosessi 10 tai 20 kertaa.
"Joka kerta hiutaleet hajoavat ohuemmiksi ja ohuemmiksi hiutaleiksi. Loppujen lopuksi hihnaan jää hyvin ohuita hiutaleita. Liuotat nauhan ja kaikki liukenee."
Yllättäen teippimenetelmä teki ihmeitä. Tämä mielenkiintoinen koe johti yksikerroksisten grafeenihiutaleiden löytämiseen.
Vuonna 2010 Heim ja Novoselov saivat Nobelin fysiikan palkinnon löytäessään grafeenia, materiaalia, joka koostuu hiiliatomeista, jotka on järjestetty kuusikulmaiseen hilaan, joka muistuttaa kanalankaa.
Yksi tärkeimmistä syistä, miksi grafeeni on niin hämmästyttävä, on sen rakenne. Yksittäinen koskematon grafeenikerros näyttää hiiliatomien kerrokselta, jotka on järjestetty kuusikulmaiseen hilarakenteeseen. Tämä atomimittakaavainen hunajakennorakenne antaa grafeenille sen vaikuttavan lujuuden.
Grafeeni on myös sähköinen supertähti. Huoneenlämmössä se johtaa sähköä paremmin kuin mikään muu materiaali.
Muistatko ne hiiliatomit, joista keskustelimme? No, niillä jokaisella on ylimääräinen elektroni, jota kutsutaan pi-elektroniksi. Tämä elektroni liikkuu vapaasti, mikä mahdollistaa sen johtamisen useiden grafeenikerrosten läpi pienellä resistanssilla.
Viimeaikainen grafeenitutkimus Massachusetts Institute of Technologyssa (MIT) on löytänyt jotain melkein taianomaista: kun käännät hieman (vain 1,1 astetta) kahta grafeenikerrosta pois kohdistamasta, grafeenista tulee suprajohde.
Tämä tarkoittaa, että se voi johtaa sähköä ilman vastusta tai lämpöä, mikä avaa jännittäviä mahdollisuuksia tulevalle suprajohtavuudelle huoneenlämpötilassa.
Yksi grafeenin odotetuimmista sovelluksista on akuissa. Ylivoimaisen johtavuutensa ansiosta voimme valmistaa grafeeniakkuja, jotka latautuvat nopeammin ja kestävät pidempään kuin nykyaikaiset litiumioniakut.
Jotkut suuret yritykset, kuten Samsung ja Huawei, ovat jo valinneet tämän polun tavoitteenaan tuoda nämä edistysaskeleet jokapäiväisiin laitteisiin.
"Vuoteen 2024 mennessä odotamme valikoiman grafeenituotteita markkinoille", sanoi Andrea Ferrari, Cambridge Graphene Centerin johtaja ja European Graphenen johtaman Graphene Flagship -aloitteen tutkija. Yhtiö investoi yhteisprojekteihin miljardi euroa. hankkeita. Allianssi nopeuttaa grafeeniteknologian kehitystä.
Lippulaivan tutkimuskumppanit luovat jo grafeeniakkuja, jotka tarjoavat 20 % enemmän kapasiteettia ja 15 % enemmän energiaa kuin nykypäivän parhaat korkean energian akut. Muut ryhmät ovat luoneet grafeenipohjaisia aurinkokennoja, jotka muuttavat auringonvalon sähköksi 20 prosenttia tehokkaammin.
Vaikka jotkin varhaiset tuotteet ovat hyödyntäneet grafeenin potentiaalia, kuten Head-urheiluvälineet, paras on vielä tulossa. Kuten Ferrari totesi: "Puhumme grafeenista, mutta todellisuudessa puhumme suuresta määrästä tutkittavia vaihtoehtoja. Asiat ovat menossa oikeaan suuntaan."
Tämä artikkeli on päivitetty tekoälyteknologialla, faktatarkastettu ja HowStuffWorks-editorien muokkaama.
Urheiluvälinevalmistaja Head on käyttänyt tätä hämmästyttävää materiaalia. Graphene XT -tennismaila väittää olevansa 20 % kevyempi samalla painolla. Tämä on todella vallankumouksellista tekniikkaa!
`;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.html); .replaceAll('”pt','”pt'+t.id+”_”); palauta e+=`\n\t\t\t\t
Postitusaika: 21.11.2023