Графен: следующая медицинская революция

Графен может изменить наш мир уже завтра: 9 интересных идей

Графен: следующая медицинская революция

Графен называют сверхматериалом: он очень прочный, тонкий и является одним из самых полезных материалов в мире, его открытие сродни тем, которые вызывают технологическую революцию. Вот некоторые из самых впечатляющих возможностей графена.

Структура графена представляет собой слой атомов углерода толщиной в один атом. Он в 200 раз прочнее стали и обладает высокой гибкостью при нагрузке.

Он был впервые получен исследователями в 2004 году, и с того времени список патентов, связанных с графеном, с каждым годом значительно возрастал. Возможно, совсем скоро этот суперматериал породит технологическую революцию, которая действительно сможет изменить мир.

Предоставляем вам 9 интересных идей, реализацию которых мы с нетерпением ожидаем.

Зачем нужна светящаяся краска? Преимущественно светящаяся краска используется для декорирования стен и потолков, создавая в комнате волшебную атмосферу. Такой краской можно украсить некоторые элементы фасада здания. Также автолюбители оценили её: выигрышно смотрятся диски или отдельные элементы кузова, а также и внутри салона краска подчеркнёт и выделит отдельные элементы, например панель.

Топливо из воздуха

Те же исследователи, которые выиграли Нобелевскую премию за открытие графена, доказали, что его можно использовать для мобильных электрогенераторов на основе водорода, выделяемого из воздуха.

Команда Андре Гейма из Манчестерского университета обнаружила, что хотя графен непроницаем даже для самых маленьких атомов, его можно использовать в качестве «сита» для атомов водорода, которые не имеют электронов.

Это означает, что плёнки графена могут использоваться для значительного повышения эффективности протонпроводящих мембран, которые являются важными компонентами технологии топливных элементов. Возможно, в будущем автомобилям для движения будет достаточно небольшого количества водорода из окружающего воздуха.

«По сути, вы берёте топливо из атмосферы и получаете электричество», — говорит Гейм.

Опреснение и очистка воды

Графен может помочь с решением мирового водного кризиса. Мембраны, сделанные из графена, достаточно большие, чтобы пропускать воду, но они могут отфильтровывать соль. Другими словами, графен может революционизировать технологию опреснения воды.

Исследователи Массачусетского технологического института обнаружили, что водопроницаемость этого материала на несколько порядков выше, чем у обычных мембран обратного осмоса, и что нанопористый графен может играть ценную роль в очистке воды.

Графен оказался очень эффективным для фильтрации воды. Из Сиднейской гавани взяли образцы. Они стали безопасными для питья после того, как были всего один раз пропущены через графеновый фильтр.

«Эта технология поможет получить чистую питьевую воду в один шаг, независимо от того, насколько исходящая вода грязная, — сказал учёный Донг Хан Сео. — Всё, что для этого нужно, — тепло, графен, мембранный фильтр и небольшой водяной насос. Мы надеемся начать полевые испытания в сообществе развивающихся стран в следующем году».

Электроника

Сегодня в электронных устройствах в качестве ключевого компонента используется кремний. Но с уменьшением размера транзисторов из кремния скорость устройств будет снижаться. Решением этой проблемы может быть ультратонкий графен. Возможно, вскоре он заменит кремний в электронных устройствах, намного увеличив их быстродействие.

Графен также позволит создавать сверхтонкие гибкие сенсорные экраны, которые будут практически небьющимися.

В 2018 году исследователи из Массачусетского технологического института и Гарвардского университета обнаружили, что графен может иметь ещё более удивительные электронные свойства. Его можно настроить так, чтобы он работал как диэлектрик и сверхпроводник. Другими словами, один и тот же материал может либо не проводить электрический ток, либо проводить его без сопротивления.

Зрение хищника

В классическом научно-фантастическом фильме «Хищник» есть инопланетный убийца, обладающий способностью видеть мир в инфракрасном диапазоне.

Теперь, благодаря графену, каждый желающий также сможет иметь «зрение хищника».

Исследователи из Мичиганского университета разработали графеновую контактную линзу, с помощью которой её владелец сможет видеть весь инфракрасный спектр, а также видимый и ультрафиолетовый свет.

Графен — перспективный материал для тепловизионных фотоприёмников.

«Если мы соединим графен с контактными линзами или другой переносной электроникой, это расширит возможности видения, — говорит Чжаохуй Чжун, один из исследователей, разрабатывающих технологию. — Это будет новый способ взаимодействия со средой».

Мир без ржавчины

Графен может стать наименее токсичным вариантом защиты от ржавчины, в отличие от некоторых существующих средств.

Благодаря тому, что графен практически непроницаем, в будущем может появиться краска на его основе, которая поможет навсегда избавиться от коррозии и ржавчины. Исследования показали, что стеклянная посуда или медные пластины, покрытые графеновой краской, могут использоваться в качестве контейнеров для коррозионных кислот.

Светящиеся обои

Светящиеся стены вскоре смогут заменить лампочки благодаря новой технологии на основе графена: её применение сделает дисплеи намного более тонкими, чем они когда-либо были. Такие светящиеся обои смогут обеспечивать более приятный и регулируемый свет, а также могут быть более энергоэффективными, чем лампочки.

Бионические люди

Исследования графена в настоящее время приводят к экспериментам, в которых электроника может интегрироваться с биологическими системами человека. Поэтому вскоре можно будет имплантировать в тело графеновые гаджеты, которые смогут «читать» нервную систему или «разговаривать» с клетками.

Это открытие может привести к прорыву в медицинской науке, помогая врачам контролировать тело или даже корректировать биологические системы. Данная технология также может помочь любителям фитнеса отслеживать и контролировать тренировки.

Безопасная краска для волос

Графен может стать более безопасной альтернативой токсичным красителям для волос.

В 2018 году исследователи из Северо-западного университета сообщили, что графен не только соответствует характеристикам красителей для волос, но и не нуждается в каких-либо органических растворителях или токсичных молекулярных ингредиентах. Кроме того, он имеет лучшие антибактериальные, антистатические и теплоотводящие свойства.

Исследователи наносили графеново-оксидный гель на светлые человеческие волосы и давали ему высохнуть в течение 10 минут.

Пряди волос покрывали пленкой графена толщиной всего 2 микрона (микрометра), которая, как сообщается, не смывалась даже после 30 промывок.

Авторы считают, что антистатические свойства графена могут принести дополнительные эстетические преимущества, к тому же покрытие не нанесёт вреда волосам и здоровью.

На фотографии ниже изображены светлые волосы до (слева) и после (справа) покраски пигментом на основе графена.

Пуленепробиваемая броня

Тонкий и прочный графен планируют использовать для создания улучшенных пуленепробиваемых жилетов. Исследователи обнаружили, что листы графена в 2 раза прочнее, чем кевлар — материал, обычно используемый в пуленепробиваемых жилетах. Кроме того, графен является сверхлёгким и поэтому не ограничивает движения.

Графен может также использоваться в других пуленепробиваемых поверхностях, таких как окна и т. д.

Источник: https://www.epochtimes.com.ua/ru/novye-tehnologii/grafen-mozhet-izmenit-nash-mir-uzhe-zavtra-9-idey-126924

Ликбез о графене: вещество, которое изменит наш мир

Графен: следующая медицинская революция

  • Обладает рядом характеристик, которые ранее не были замечены в других веществах.
  • Прозрачные и гибкие экраны компьютеров, которые можно скрутить в трубочку или сложить гармошкой, которые превращаются в телефоны и множатся… – все это станет реальностью.
  • Аэронавтика, медицина, телекоммуникации, производство энергии… – графен станет неотъемлемой частью всех сфер нашей жизни, изменяя ее к лучшему.

Графеновый чип

Научное сообщество и промышленность всего мира восхищаются новым веществом, которое благодаря своим удивительным свойствам и многочисленным возможностям практического применения, вне всякого сомнения, изменит многочисленные аспекты нашей жизни; имя этому веществу – графен.

В чем же необычность графена?

Речь идет о прозрачном, очень тонком (максимально тонком), очень легком (0,77 мг / кв. м), водонепроницаемом, эластичном, гибком и одновременно удивительно прочном веществе. Графен является лучшим проводником электричества из когда-либо известных и, к тому же, в изобилии находится в природе, что делает его весьма экономичным.

Что такое графен?

Кроме того, недавние исследования Манчестерского университета подтвердили его способность «самовосстанавливаться». При повреждении кристаллической решетки графеновой пленки атомы графена притягивают к себе свободные атомы углерода, заполняя по мере необходимости образовавшиеся «дыры».

Химическая структура

Графен представляет собой углеродную пленку толщиной в один атом, кристаллическая решетка которой имеет форму сетки из шестиугольников. Получают графен из природного графита, который добывается в угольных шахтах и из которого делают, например, простые карандаши или тормоза автомобиля; хотя возможно также синтезирование этого вещества.

С точки зрения химической структуры, графен является аллотропной модификацией углерода, имеющей плоскую кристаллическую решетку, образованную шестигранниками (как пчелиные соты) из атомов углерода, соединенных посредством ковалентных связей путем наложения гибридов sp(2) связанных углеродов.

Интервью с Константином Новоселовым, одним из авторов открытия графена

Графен был открыт в 2004 г. британскими учеными российского происхождения Андреем Геймом и Константином Новоселовым, однако лишь в 2010 г., когда авторы открытия получили Нобелевскую премию по физике, началась «графеновая лихорадка».

Применение

Поразительное разнообразие свойств графена обеспечивает многочисленные возможности промышленного использования. На самом деле, возможности практически безграничны. Их список постоянно расширяется. Вот лишь некоторые примеры:

Транзистор, основанный на вертикальной графеновой гетероструктуре (Манчестерский университет)

  • Жесткие диски, имеющие возможность хранения данных в 1000 раз большего объема, чем современные устройства.
  • Полупроводники, используемые в производстве сверхбыстрых компьютеров будущего (взамен кремниевым).
  • Гибкие (которые можно свернуть и сложить и которые лягут в основу самых разных устройств) и сверхтонкие экраны, которые позволят интегрировать бесконтактные системы оплаты.
  • камеры ночного видения, чтобы осуществлять фото- и видеосъемку без источников света.
  • Аккумуляторные батареи более длительного срока действия для мобильных телефонов, компьютеров и электромобилей (графеновые электроды позволяют в 10 раз увеличить срок действия батареи, используемой для зарядки наших мобильных телефонов).
  • Новые сверхбыстрые телекоммуникационные сети.

Для увеличения нажмите на картинку

  • Ультраконденсаторы (для автомобилей и электропоездов, а также для повышения кпд линий электропередачи).
  • Применение в аэронавтике: более быстрые самолеты, выбрасывающие в атмосферу меньше вредоносных выхлопов.
  • Мощные солнечные установки с эффективностью 42 % (в настоящее время лишь 16 % улавливаемой энергии солнца преобразуется в электричество).
  • Телевизоры с органическими светодиодами (OLED), при производстве которых используются органические материалы, не приносящие вред окружающей среде.

ролик о практическом применении графена. Источник: neoteo.com

  • Мембраны, позволяющие экономить энергию при переработке природного газа и одновременно сократить выбросы углекислого газа тепловых электростанций и выхлопных труб автомобилей.
  • Снижение себестоимости разделения газа в производстве пластмасс и горючего.
  • Применение в медицине, в частности при разработке новой вакцины против рака и производстве сенсоров, наносимых на зубы для обнаружения патологий.

Более того, графен представляет собой идеальную основу для создания новых материалов «под заказ» в зависимости от конкретных нужд.

Эльза Прада, научный сотрудник Мадридского института материаловедения Высшего совета по научным исследованиям Испании CSIC, работавшая вместе с Новоселовым, указала, в частности, на флюорографен (двумерный аналог тефлона, имеющий исключительные смазывающие и изолирующие свойства), гексагональный нитрит бора (прозрачный кристаллический изоляционный материал, обладает высокой твердостью, в комбинации с графеном улучшает электромеханические свойства), дисульфид молибдена (еще один двумерный кристалл, обладающий многообещающими свойствами и возможностью применения в производстве транзисторов нового поколения) и силицен (соединение кремния, подобное графену; имеет некоторые подобные графену свойства, может быть легко использован в современной электронике, основанной на кремнии).

Графен в Испании и проект Евросоюза Graphene Flagship

Испанские передовые ученые занимаются исследованиями в области изучения графена. На сегодняшний день самым активным проектом в Испании является проект Европейского Союза Graphene Flagship.

Компания из Сан-Себастьяна Graphenea, крупнейший производитель графена в ЕС, является одним из партнеров этого проекта вместе с такими компаниями, как Philips, Varta, Nokia, ST Microelectronics, Repsol, Alcatel-Lucent и Airbus.

Наряду с этим в ближайшем будущем планируется начать строительство одной из крупнейших в мире графеновых фабрик в городе Йекла (Мурсия, Испания).

Информационный ролик проекта ЕС Graphene Flagship

Трудности, которые предстоит преодолеть

На сегодняшний день производство графена из графита, а также получение материала заданной чистоты в зависимости от дальнейшего применения представляют собой весьма сложный процесс. Несмотря на это, решение этих трудностей – лишь вопрос времени: такие издания, как Science и Nature регулярно отзываются на сообщения о новейших технологических разработках.

Источник: http://www.russianelectronics.ru/review/doc/68661/

Графен может решить пять крупнейших проблем мира

Графен: следующая медицинская революция

В сентябре 2015 года мировые лидеры собрались на историческом саммите ООН, чтобы принять цели в области устойчивого развития (SDG).

Семнадцать этих амбициозных целей и индикаторов помогут направить и скоординировать правительства и международные организации для решения глобальных проблем.

Например, SDG 3 предусматривает «обеспечение здорового образа жизни и доступного благополучия для всех людей в любом возрасте». Другие включают доступ к чистой воде, уменьшение последствий изменений климата и доступное здравоохранение.

Если вы считаете, что этих целей трудно достичь, вы правы. Во всех семнадцати категориях существуют проблемы, которые не позволят им свершиться до обозначенной даты в 2030 году. Однако в сочетании с прогрессом на социально-политической арене прогресс в области науки и техники может стать ключевым ускорителем этого процесса.

Давайте приведем все цели SDG:

  1. Повсеместная ликвидация нищеты во всех её формах
  2. Ликвидация голода, обеспечение продовольственной безопасности и улучшение питания и содействие устойчивому развитию сельского хозяйства
  3. Обеспечение здорового образа жизни и содействие благополучию для всех в любом возрасте
  4. Обеспечение всеохватного и справедливого качественного образования и поощрение возможности обучения на протяжении всей жизни для всех
  5. Обеспечение гендерного равенства и расширение прав и возможностей всех женщин и девочек
  6. Обеспечение наличия и рациональное использование водных ресурсов и санитарии для всех
  7. Обеспечение доступа к недорогостоящим, надежным, устойчивым и современным источникам энергии для всех
  8. Содействие неуклонному, всеохватному и устойчивому экономическому росту, полной и производительной занятости и достойной работе для всех
  9. Создание прочной инфраструктуры, содействие обеспечению всеохватной и устойчивой индустриализации и внедрению инноваций
  10. Снижение уровня неравенства внутри стран и между ними
  11. Обеспечение открытости, безопасности, жизнестойкости и устойчивости городов и населенных пунктов
  12. Обеспечение рациональных моделей потребления и производства
  13. Принятие срочных мер по борьбе с изменением климата и его последствиями
  14. Сохранение и рациональное использование океанов, морей и морских ресурсов в интересах устойчивого развития
  15. Защита, восстановление экосистем суши и содействие их рациональному использованию, рациональное управление лесами, борьба с опустыниванием, прекращение и обращение вспять процесса деградации земель и прекращение процесса утраты биологического разнообразия
  16. Содействие построению миролюбивых и открытых обществ в интересах устойчивого развития, обеспечение доступа к правосудию для всех и создание эффективных, подотчетных и основанных на широком участии учреждений на всех уровнях
  17. Укрепление средств достижения устойчивого развития и активизация работы механизмов глобального партнерства в интересах устойчивого развития

Сложно? Возможно. Но у ученых, кажется, есть ответ. Всего одно слово: графен. Футуристический материал с растущим набором потенциальных применений.

Графен состоит из плотно соединенных атомов углерода, выстроенных в решетке толщиной в один атом.

Это делает его самым тонким веществом в мире, которое при этом в 200 раз прочнее стали, гибкое, растяжимое, самовосстанавливающееся, прозрачное, проводящее и даже сверхпроводящее.

Квадратный метр графена весом всего в 0,0077 грамма может выдерживать четыре килограмма нагрузки. Это удивительный материал, что, впрочем, не удивляет ученых и технических специалистов.

Заголовки, рекламирующие графен как чудо-материал, регулярно появлялись на протяжении последних десяти лет, и переход от обещания к реальности слегка затянулся. Но это логично: чтобы новый материал нашел себя во всех сферах жизни, требуется время. Между тем эти годы исследования графена дали нам длинный список причин не забывать о нем.

С тех пор как графен впервые выделили в 2004 году в Манчестерском университете — и эта работа заслужила Нобелевскую премию в 2010 году — ученые по всему миру находили все новые способы использования и, что важно, создания графена. Одним из главных факторов, сдерживающих широкое распространение графена, было масштабное производство дешевого графена. К счастью, в этом направлении были предприняты семимильные шаги.

В прошлом году, к примеру, группа из Канзасского государственного университета применила взрывы для синтеза больших количеств графена. Ее метод прост: заполните камеру ацетиленом или этиленом и кислородом. Используйте свечу зажигания автомобиля для детонации.

Соберите образовавшийся по итогу графен. Ацетилен и этилен состоят из углерода и водорода, и когда водород поглощается при взрыве, углерод свободно связывается с самим собой, образуя графен. Этот метод эффективен, потому что все, что требуется, это одна искра.

Сможет ли этот метод начать графеновую революцию, как считают некоторые, еще предстоит узнать. Что очевидно, так это то, что вместе с наступлением этой революции начнут решаться многие проблемы. Например…

Чистая вода

Шестая цель из обозначенных в SDG значится как «обеспечить доступность и устойчивое управление водой и санитарией для всех». По подсчетам ООН, «дефицит воды затрагивает более 40% мирового населения и, по прогнозам, будет расти».

Фильтры на основе графена вполне могли бы стать решением. Джиро Абрахам из Манчестерского университета помог разработать масштабируемые сита из графенового оксида для фильтрации морской воды. Он утверждает, что «разработанные мембраны полезны не только для опреснения, но и для изменения размера пор в атомных масштабах, позволяющего фильтровать ионы в соответствии с их размерами».

Кроме того, исследователи из Университета Монаш и Университета Кентукки разработали графеновые фильтры, которые могут отфильтровывать что угодно, по размерам превышающее один нанометр.

Они говорят, что их фильтры могут быть использованы для фильтрации химических веществ, вирусов или бактерий в жидкостях.

Их можно использовать для очистки воды, молочных продуктов или вина или для производства фармацевтических препаратов.

Выбросы углерода

Тринадцатая цель в списке SDG посвящена принятию «неотложных мер по борьбе с изменением климата и его последствиями».

Конечно, одним из главных виновников изменения климата является чрезмерное количество углекислого газа, выделяющегося в атмосферу. Графеновые мембраны могли бы улавливать эти выбросы.

Ученые из Университета Южной Каролины и Университета Ханьянг в Южной Корее самостоятельно разработали фильтры на основе графена, которые могут использоваться для отделения нежелательных газов от промышленных, коммерческих и жилых выбросов. Генри Фоли из Университета Миссури утверждал, что эти открытия стали «чем-то вроде святого Грааля».

С их помощью мир мог бы остановить рост CO2 в атмосфере, особенно сейчас, когда мы преодолели важный показатель в 400 частей на миллион.

Здравоохранение

Множество людей по всему миру не имеют доступа к адекватному здравоохранению, но графен может перевернуть и этот вопрос вверх дном.

Прежде всего, высокая механическая прочность графена делает его идеальным материалом для замены частей тела, таких как кости, и благодаря своей проводимости он может заменить части тела, которые требуют электрического тока, например, органы и нервы. Фактически ученые из Мичиганского технологического университета работают над применением 3D-принтеров для печати нервов на основе графена, и эта команда разрабатывает биосовместимые материалы, используя графен для проведения электричества.

Графен также можно использовать для создания биомедицинских датчиков для обнаружения болезней, вирусов и других токсинов.

Поскольку воздействию подвергается каждый атом графена — из-за того, что графен толщиной в один атом, — датчики могут быть чрезвычайно чувствительными.

Датчики на основе оксида графена могли бы обнаруживать токсины на уровнях, в 10 раз меньших, чем требуют современные датчики. Их можно было бы размещать на коже или под ней и предоставлять врачам и ученым огромное количество информации.

Китайские ученые даже создали датчик, способный обнаруживать всего одну раковую клетку. Более того, ученые из Манчестерского университета сообщают, что оксид графена может находить и нейтрализовать раковые стволовые клетки.

Инфраструктура

Девятая цель SDG состоит в «создании прочной инфраструктуры, содействии обеспечению всеохватной и устойчивой индустриализации и внедрению инноваций». Композиты, усиленные графеном, и другие строительные материалы могут приблизить нас к этой цели.

Недавние исследования показали, что чем больше добавляется графена, тем лучше становится композит. Это значит, графен можно добавлять к строительным материалам — бетону, алюминию, что сделает их прочнее и легче.

Резина также улучшается благодаря добавлению графена. Исследование, проведенное GrapheneFlagship и ее партнером Avanzare, сообщает, что «графен усиливает функциональность резины, за счет сочетания электрической проводимости графена и механической прочности с отличной коррозионной стойкостью». Из таких резин можно было бы делать более стойкие к коррозии трубы.

Энергия

Седьмая задача — обеспечение доступа к недорогостоящим, надежным, устойчивым и современным источникам энергии для всех. Из-за легкости, проводимости и прочности на растяжение графен может сделать экологичную энергию более эффективной и дешевой.

Например, графеновые композиты можно было бы использовать для создания более универсальных солнечных панелей.

Исследователи из Массачусетского технологического института говорят, что «при помощи графена возможно сделать гибкие, недорогие и прозрачные солнечные элементы, которые могут превратить практически любую поверхность в источник электроэнергии». Благодаря графеновым композитам также возможно создание больших и легких ветровых турбин.

Кроме того, графен уже используется для улучшения традиционных литий-ионных батарей, которые обычно используются в бытовой электронике. Проводятся также исследования графеновых аэрогелей для хранения энергии и суперконденсаторов. Все это понадобится для крупномасштабного хранения чистой энергии.

За следующие десять лет графен почти наверняка найдет множество применений в реальном мире и не только поможет ООН и ее участникам достичь поставленных целей SDG, но и улучшит все в нашем мире, от сенсорных экранов до МРТ-аппаратов и транзисторов.

Источник: https://Hi-News.ru/science/grafen-mozhet-reshit-pyat-krupnejshix-problem-mira.html

Графен оказался источником бесконечной энергии: революция в энергетике

Графен: следующая медицинская революция

Физики из США случайно обнаружили,что графен может вырабатывать энергию с помощью окружающей среды и уже в ближайшем будущем станет новым словом в энергетике и бионике.

Существование в природе графена — феномен, который стал возможен благодаря тому, что ученые нашли «лазейку» в законах физики и заставили сплошное двухмерное атомное полотно вести себя как трехмерный материал.

Все новые и новые исследования открывают полезные применения этого материала, и прогнозы звучат весьма обнадеживающе: оказалось, что графен можно использовать для получения практически бесконечного числа энергии!

Команда физиков, возглавляемая исследователями из Университета Арканзаса, совершила открытие совершенно случайно. Первоначальной целью их испытаний было изучение вибрации графена — но для чего?

Все мы знакомы с зернистым графитом, который обычно используют вместе с керамическими компонентами для создания стержня карандаша.

Черная полоска, которая остается после того, как грифель карандаша проведет по бумаге — это, по факту, тонкие листы атомов углерода, которые легко скользят друг над другом.

В течение многих лет физики задавались вопросом: можно ли изолировать такой лист и сделать его самостоятельной двумерной плоскостью?

В 2004 году физикам из Манчестерского университета это удалось. Чтобы существовать отдельно друг от друга, листам углеродных атомов необходимо вести себя подобно трехмерному материалу, чтобы обеспечить необходимую стабильность.

Оказалось, что «лазейкой» в данном случае является смещение подвижных атомов, что и придает графену свойства третьего измерения.

Другими словами, графен никогда не был 100% плоским — он вибрировал на атомарном уровне так, чтобы его связи не подвергались спонтанному распаду.

Именно для того, чтобы измерить уровень этого смещения и вибрации, физик Пол Тибадо недавно возглавил группу аспирантов и совершил с ними весьма простое исследование.

Ученые уложили листы графена на специальную медную сеть и наблюдали изменения в положениях атомов с помощью микроскопа. Однако цифры почему-то не соответствовали ожидаемой модели.

Более того, от испытания к испытанию данные разнились.

Графен как источник энергии

Тибадо решил повести эксперимент в другом направлении, пытаясь найти подходящий шаблон и изменив для этого способ анализа данных. Исследователи разделили каждое изображение, полученное в процессе измерений, на суб-изображения.

Стратегия оказалась верной: масштабная картина не позволяла изучить закономерности движения атомов, а вот анализ ее частностей в результате позволил выяснить нечто интересное.

Предполагалось, что листы графена двигались по тому же принципу, что и согнутые листы металла — но это предположение оказалось ложным.

Оказалось, что все дело в так называемых «полетах Леви» — шаблонах небольших случайных колебаний, сочетающихся с внезапными, резкими сдвигами.

Подобные системы раньше наблюдались в биологических и климатических системах, но в атомном масштабе физики видели их впервые.

Измеряя скорость и масштаб этих графеновых волн, Тибадо предположил, что их можно использовать для извлечения энергии из окружающей среды.

Пока температура среды препятствует «комфортному» перемещению атомов графена относительно друг друга, они продолжат пульсировать и изгибаться. Поместите электроды с обеих сторон секции такого графена — и получится крошечный генератор. Согласно расчетам, граф размером 10х10 микрон графена обладает мощностью в 10 микроватт.

Учитывая, что на булавочной головке может поместиться целых 20 000 таких квадратов, подобная «электростанция» выглядит не слишком впечатляюще, верно? Однако этой мощности при комнатной температуре будет достаточно, чтобы обеспечить энергией какой-нибудь маленький гаджет — к примеру, наручные электронные часы.

Интересно и то, что в будущем подобный способ получения энергии может привести к созданию биоимплантов, которым будут не нужны громоздкие аккумуляторы.

Заключение

В настоящее время Тибадо уже сотрудничает с учеными Военно-морской исследовательской лаборатории США, чтобы понять, есть у этой стратегии будущего. Возможно, именно графен станет тем источником «энергии будущего», который уже в ближайшее время позволит технологиям сделать существенный прорыв.

Понравился наш сайт? Присоединяйтесь или подпишитесь (на почту будут приходить уведомления о новых темах) на наш канал в МирТесен!

1

Показы: 1 Охват: 0 Прочтений: 0

Источник: https://idoorway.mirtesen.ru/blog/43918375738

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.