Co to jest grafen? 7 sposobów, aby wkrótce zrewolucjonizować technologię

Reklama

Przez kilka ostatnich lat grafen był czymś modnym: nowy materiał o niezwykłych właściwościach, który zrewolucjonizuje wszystko w naszym życiu. Ale czy to wszystko pusty szum? Czym dokładnie jest grafen i czego możemy się po nim spodziewać?

Grafen jest niezwykłą formą jednego z najczęstszych pierwiastków na planecie (węgiel) i został odkryty i zsyntetyzowany na Uniwersytecie w Manchesterze w 2004 roku. Składa się z wielu arkuszy węgla, z których każdy ma grubość tylko jednego atomu, wszystkie ułożone w sześciokątną sieć.

Z tego powodu ma wiele interesujących i nieoczekiwanych właściwości. Na przykład grafen jest około 200 razy mocniejszy niż stal i sześć razy lżejszy. Przewodzi ciepło i elektryczność i jest wyjątkowo wrażliwy na światło, a jednocześnie prawie całkowicie przezroczysty.

Od momentu odkrycia naukowcy i inżynierowie zajęli się poszukiwaniem praktycznych sposobów wykorzystania tego niezwykłego materiału. Lista możliwości jest prawie nieograniczona, ale oto niektóre z miejsc, w których można spodziewać się, że grafen wkrótce zmieni życie.

1. Czipy komputerowe

Od jakiegoś czasu obserwujemy układy komputerowe Prawo Moore'a Jakie jest prawo Moore'a i co ma z tobą wspólnego? [MakeUseOf wyjaśnia]Pech nie ma nic wspólnego z prawem Moore'a. Jeśli masz takie skojarzenie, mylisz je z Prawem Murphy'ego. Nie byliście jednak daleko, ponieważ prawo Moore'a i prawo Murphy'ego ... Czytaj więcej , co oznacza, że ​​podwoją moc mniej więcej co około 18 miesięcy, ale zbliżamy się do granic możliwości tworzenia małych tranzystorów krzemowych. Przy takim tempie prawo Moore'a nie będzie już prawdziwe w przyszłości.

Ale trwają badania, aby zobaczyć, w jaki sposób grafen może być stosowany w połączeniu z krzemem do produkcji szybszych, mniejszych i mniej energochłonnych procesorów. IBM zainwestował 3 miliardy dolarów w badania nad grafenem i spodziewa się, że do 2019 roku będzie działał procesor grafenu.

W najlepszym przypadku chipy, w tym grafen, mogą być rzędami wielkości szybciej niż tradycyjne układy krzemowe, więc przełom może być niewiarygodny dla komputerów świat.

2. Baterie

W dzisiejszych czasach smartfonów i innej przenośnej elektroniki jesteśmy całkowicie zależni od baterii, dlatego zawsze szukamy sposobów na spraw, by trwały dłużej. Grafen pokazuje wiele obietnic w tej dziedzinie.

Samsung zgłosił pewien sukces wraz ze wzrostem pojemności baterii poprzez włączenie grafenu do akumulatorów litowo-jonowych i podobnie, Dongxu odsłonił to, co mówi pierwszy na świecie pakiet akumulatorów grafenowych. Dongxu twierdzi, że akumulator o pojemności 4800 mAh może w pełni naładować się w ciągu 15 minut. W tym momencie nie jest jasne, kiedy będzie można go kupić.

Niezależnie od tego, czy produkty te kiedykolwiek trafią na rynek, potencjał grafenu w akumulatorach jest zdumiewający. Jeśli kiedykolwiek zostanie w pełni zrealizowany, może być jednym z najbardziej rewolucyjnych wydarzeń, jakie miały miejsce od dziesięcioleci. Grafenowe superkondensatory mają potencjał, by wytrzymać pięć razy dłużej niż akumulatory litowo-jonowe o podobnej wielkości i ładować w ułamku czasu.

Ponadto, w przeciwieństwie do akumulatorów litowo-jonowych, są nietoksyczne i nie ma ryzyka eksplozji Dlaczego, do diabła, baterie Samsunga wybuchają mimo to?Eksplodowało ponad 30 różnych telefonów Samsung Galaxy Note 7. Dlaczego tak się dzieje? A czy masz coś do zmartwienia własnym telefonem? Oto wszystko, co musisz wiedzieć. Czytaj więcej .

Dzięki superkondensatorom grafenowym smartfony mogłyby wytrzymać tydzień lub dłużej na jednym ładowaniu, a samochody elektryczne miałyby lepszy zasięg, który mógłby konkurować z silnikiem spalinowym. Gdy trzeba je naładować, proces ten zająłby sekundy lub minuty, a nie godziny, co jest świetną wiadomością, ponieważ limity ładowania są dużą przeszkodą w powszechne przyjęcie pojazdów elektrycznych Jak samochody elektryczne pokonają limity ładowaniaSamochody elektryczne są świetne - z wyjątkiem ich zasięgu. Czy samochody elektryczne mogą pokonać technologie zasięgu? Czytaj więcej .

3. Elektronika drukowana

Grafen może być drukowane na papierze (lub inne materiały) i, jeśli są w postaci obwodu, mogą być odczytywane przez czytniki RFID. Bilety, karty pokładowe i tak dalej są najbardziej oczywistymi natychmiastowymi zastosowaniami takiej technologii, ale możliwości nie mają końca. Elektronika do noszenia, elastyczne czujniki i ekrany, a nawet tatuaże elektroniczne mogą stać się powszechne w najbliższej przyszłości.

4. Czujniki kamery

Grafen jest znacznie bardziej wrażliwy na światło niż krzem wykorzystywany obecnie w czujnikach obrazowania aparatów cyfrowych. Otwiera to możliwość lepszych aparatów, które działają dobrze w warunkach słabego oświetlenia, co jest świetną wiadomością dla prawie wszystkich fotografów i kamerzystów. (Nokia pracuje nawet nad smartfonem, który będzie miał czujnik kamery oparty na grafenie, który zapowiada się mniej energochłonny i znacznie tańszy niż obecne aparaty).

Wysoka przezroczystość grafenu - przepuszcza około 97,7 procent światła - otwiera również potencjał dla kamer 3D i kamer, w których ostrość obrazu można później wyregulować. Można ustawić wiele warstw grafenu, dzięki czemu zdjęcia można przechwytywać za pomocą różnych punktów ostrości, a ostrość można regulować po zrobieniu zdjęcia.

5. Ulepszone głośniki

Głośniki, których używamy dzisiaj, opierają się na częściach mechanicznych, które wibrują, tworząc dźwięk. Oznacza to, że musi istnieć wystarczająca przestrzeń fizyczna do poruszania się tych części, a to ogranicza, jak małe mogą być głośniki i gdzie można je umieścić.

Naukowcy z Korei zastosowali zasadę termoakustyki - wytwarzając dźwięk poprzez szybkie nagrzewanie i chłodzenie materiału - aby stworzyć głośniki z aerożelu grafenowego, które są cienkie i nie wibrują. Takie głośniki byłyby idealne dla urządzeń mobilnych i mogłyby być łatwo instalowane w ścianach lub telewizorach z płaskim ekranem.

Nie ma oznak, że produkt pojawi się na rynku w najbliższym czasie, ale jest to ekscytujący postęp z dużym potencjałem, który może zmienić świat dźwięku.

6. Silniejsze ekrany dotykowe

Ponieważ grafen jest prawie całkowicie przezroczysty, można go stosować na szkle, a jednym z potencjalnych zastosowań jest wzmocnienie ekranów dotykowych w naszych smartfonach.

Grafen jest mocniejszy od diamentu, a pokryty nim ekran byłby prawie niezniszczalny - a przynajmniej nie pękłby po wyślizgnięciu się z ręki. Szkło hartowane ma oczywiście wiele innych zastosowań, a inne właściwości grafenu oznaczają, że inteligentne okna i szyby są również realnymi możliwościami.

Grafen ma również obietnicę elastycznych ekranów, które będą się zginać, a nie łamać. W międzyczasie są kilka rzeczy, które możesz zrobić Pęknął Twój ekran? 7 rzeczy do zrobienia na ekranie uszkodzonego telefonuMasz zepsuty ekran telefonu? Nie martw się! Oto jak możesz naprawić, kontynuować użytkowanie lub sprzedać swój telefon, pomimo pękniętego ekranu. Czytaj więcej jeśli ekran twojego telefonu się zepsuje.

7. Sprzęt sportowy

Grafen jest niezwykle lekki i wyjątkowo silny, a dwie właściwości są bardzo pożądane w sporcie sprzęt, a w większości dyscyplin sportowych wszelka waga, która zostanie zgolona ze sprzętu, odpowiada konkurencji korzyść. Kolarstwo jest najbardziej oczywiste, ponieważ wysokiej klasy motocykle wykorzystują już lekkie włókno węglowe.

Grafen rozsądnie połączony z włóknem węglowym może jeszcze bardziej obniżyć masę, zachowując wytrzymałość. Dassi, brytyjska firma, wyprodukowała rama roweru zawierająca grafen waży zaledwie 750 gramów i ma nadzieję, że w najbliższej przyszłości zmniejszy się do 350 gramów.

Ale możesz również wyobrazić sobie, jak może to przedostać się do różnych obszarów świata technologii, w których znajdują się użytkownicy stale zachwycony przez następny telefon, laptop lub aparat, który jest silniejszy, lżejszy i cieńszy od nich przed. A jeśli produkcja grafenu okaże się tańsza, jeszcze lepsza.

Grafen i przyszłość

Powyższe to tylko niektóre z możliwych zastosowań grafenu, które najprawdopodobniej będziesz mieć w swoich rękach w niedalekiej przyszłości, ale istnieje również szeroki zakres potencjalnych zastosowań przemysłowych i medycznych, które mogą być jednakowe rewolucyjny.

Dopiero okaże się, czy grafen spełni wysokie oczekiwania, jakie na niego postawiliśmy. Może się zdarzyć, że niektóre problemy produkcyjne pozostaną nie do przezwyciężenia lub że koszty będą dotyczyły niektórych z powyższych zastosowań niepraktyczne, ale jeśli choć odrobinę jego potencjału uda się zrealizować, zrewolucjonizuje świat, w którym żyjemy w.

Czy spodziewasz się wkrótce zobaczyć na rynku produkty grafenowe? Jakie aplikacje najbardziej Cię ekscytują? Daj nam znać w sekcji komentarzy poniżej.

Zdjęcie: BONNINSTUDIO przez Shutterstock.com