Jeśli w ciągu ostatniej dekady byłeś w pobliżu jakiegoś czasopisma naukowego, natkniesz się na jakąś superlatywę dotyczącą grafenu - dwuwymiarowego cudownego materiału, który obiecuje przekształcić wszystko, od komputerów do biomedycyny.
Istnieje wiele szumu wokół zastosowań grafenu dzięki kilku niezwykłym właściwościom. Jest milion razy cieńszy niż ludzki włos, ale 200 razy mocniejszy niż stal. Jest elastyczny, ale może pełnić funkcję doskonałej bariery i jest doskonałym przewodnikiem elektryczności. Połącz to wszystko razem, a otrzymasz materiał o wielu potencjalnie rewolucyjnych zastosowaniach.
pasek zadań systemu Windows i menu startowe nie działają
Co to jest grafen?
Grafen to węgiel, ale o strukturze plastra miodu o grubości jednego atomu. Jeśli wrócisz do swoich starych lekcji chemii, przypomnisz sobie, że materiały złożone w całości z węgla mogą mieć drastycznie różne właściwości, w zależności od tego, jak ułożone są jego atomy (różne alotropy). Na przykład grafit w twoim ołówku jest miękki i ciemny w porównaniu z twardym i przezroczystym diamentem w twoim pierścionku zaręczynowym. Struktury węglowe wykonane przez człowieka nie różnią się; Buckminsterfulleren w kształcie kuli działa inaczej niż zwinięte układy nanorurek węglowych.
Grafen składa się z warstwy atomów węgla w siatce heksagonalnej. Spośród powyższego jest najbliżej grafitu pod względem formy, ale podczas gdy materiał ten jest wykonany z dwuwymiarowych arkuszy węgla utrzymywanego warstwa po warstwie przez słabe wiązania międzycząsteczkowe, grafen ma tylko jedną warstwę grubości. Gdybyś był w stanie zdjąć z grafitu pojedynczą warstwę węgla o wysokości jednego atomu, miałbyś grafen.
Słabe wiązania międzycząsteczkowe w graficie sprawiają, że wydaje się on miękki i łuszczący się, ale same wiązania węglowe są mocne. Oznacza to, że blacha składająca się wyłącznie z tych wiązań węglowych jest mocna – około 200 razy mocniejsza niż najmocniejsza stal, a jednocześnie jest elastyczna i przezroczysta.
Grafen był opracowywany przez długi czas i przypadkowo wytwarzany w niewielkich ilościach tak długo, jak ludzie używali ołówków grafitowych. Jego główne odkrycie i odkrycie jest jednak przypięte do pracy Andre Geima i Konstantina Novoselova w 2014 roku na Uniwersytecie w Manchesterze. Dwóch naukowców podobno przeprowadziło w piątek wieczorem eksperymenty, podczas których testowali pomysły poza ich codziennymi obowiązkami. Podczas jednej z tych sesji naukowcy użyli taśmy klejącej do usunięcia cienkich warstw węgla z bryły grafitu. To pionierskie badanie doprowadziło ostatecznie do komercyjnej produkcji grafenu.
Po zdobyciu Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w 2010 roku Geim i Novoselov przekazali dyspenser do Muzeum Nobla.
jak znaleźć zablokowane numery na iPhonie
Do czego można wykorzystać grafen?
Należy zauważyć, że naukowcy opracowują różnego rodzaju materiały na bazie grafenu. Oznacza to, że prawdopodobnie lepiej pomyśleć o grafenach, tak jak myślimy o tworzywach sztucznych. Zasadniczo pojawienie się grafenu może doprowadzić do powstania zupełnie nowej kategorii materiałów, a nie tylko jednego nowego materiału.
Zobacz powiązane Co to jest turbulencja? Rozwiązanie jednego z pytań za milion dolarów fizyki „Diamentowy deszcz” znaleziony na Uranie został odtworzony na Ziemi – i może pomóc rozwiązać nasz narastający kryzys energetyczny
Jeśli chodzi o zastosowania, prowadzone są badania w dziedzinach tak szeroko zakrojonych, jak biomedycyna i elektronika, ochrona upraw i pakowanie żywności. Możliwość modyfikowania właściwości powierzchni grafenu, na przykład, może uczynić go doskonałym materiałem do dostarczania leków, podczas gdy przewodność i elastyczność materiału mogą zwiastować nową generację obwodów dotykowych lub składanych urządzeń do noszenia.
Fakt, że grafen jest w stanie stworzyć doskonałą barierę dla cieczy i gazów, oznacza, że może być również używany z innymi materiałami do filtrowania dowolnej liczby związków i pierwiastków - w tym helu, który jest wyjątkowo trudnym do zablokowania gazem. Ma to szereg zastosowań w przemyśle, ale może również okazać się bardzo przydatne dla potrzeb środowiskowych związanych z filtracją wody.
Wielofunkcyjne właściwości grafenu otwierają drzwi do ogromnej ilości zastosowań kompozytów. Chociaż wiele uwagi poświęcono temu, w jaki sposób może on wzmocnić istniejące wcześniej technologie, ciągłe postępy w tej dziedzinie doprowadzą w końcu do zupełnie nowych obszarów, które wcześniej byłyby niemożliwe. Czy możemy zobaczyć pojawienie się zupełnie nowej klasy inżynierii lotniczej? A co z implantami optycznymi rozszerzonej rzeczywistości? Wygląda na to, że w XXI wieku dowiemy się.
