Hva er så fantastisk med grafen? Det nye supermaterialet

H
  • Verdens sterkeste materiale – 200 ganger sterkere enn stål!
  • Likevel fleksibel
  • Leder elektrisitet bedre enn kobber

Grafen kan i betydning sammenlignes med steinalder, bronsealder og jernalder. Vi vil kalle grafen for grafenalderen. Grafen er en allotrop (form) av karbon som består av et enkelt lag med karbonatomer. De danner et sekskantet gitter av 2D-materiale. Den er ultralett, men også ekstremt tøff. Den er 200 ganger sterkere enn stål, men likevel fleksibel. Det er det tynneste materialet som er mulig og er gjennomsiktig. Det er en bedre leder enn kobber og er en perfekt barriere.

University of Manchester jobber med Graphene i følgende applikasjoner:

  • Energi
  • Membraner
  • Kompositter og belegg
  • Biomedisinsk
  • Sensorer
  • Elektronikk
  • Bærbar teknologi

Ubremsbare mobiler

Indium-tinnoksid er materialet som brukes til berøringsskjermer nå, men det er sprøtt. Grafens fleksibilitet og holdbarhet sammen med dens konduktivitetsegenskaper vil transformere hverdagslige enheter. Du kan ha smarttelefonen på håndleddet. Nettbrettet ditt kan være så tynt og fleksibelt at du kan rulle det sammen og legge det i topplommen. Du trenger aldri å bekymre deg for å bremse telefonen igjen. Det ville være tilnærmet uforgjengelig.

Grafen i batterier

Samsung har utviklet grafenbatterier som nå kan lade mobiltelefoner og bilbatterier raskere. Mye raskere! Med et konvensjonelt litiumbatteri tar det omtrent en time å lade en mobil. Det nye grafenbatteriet kunne lades opp på 12 minutter. Det er 5 ganger raskere.

Samsung ønsker også å forbedre elbilbatterier. Tenk deg å fullade elbilen din på bare én time. For å gjøre dette har forskere ved Samsung Advanced Institute of Technology syntetisert grafen til en 3D-form – ved hjelp av silisiumdioksid. Denne 3D-formen (kjent som en grafenkule) brukes til å belegge elektrodene til batteriet. Resultatet er en massiv kapasitetsøkning på 45 %, og har, som tidligere sagt, 5 ganger ladehastigheten.

Det er vanskelig å få energi inn og ut av tradisjonelle batterier raskt. Hvis du for eksempel tar en elektrisk Ferrari, kommer du ikke fra 0-60 på 3 sekunder? Fordi grafen er en så god leder, kan batterier med superkapasitet frigjøre energien som trengs for å nå de 0-60 på 3 sekunder.

Energilagring

Kapasitetsøkningen på 45 % har andre bruksområder. University of Manchester tester grafenbatterilagring med vind- og solenergi for det nasjonale nettet.

Grafenfiltrering

Grafenoksidmembraner er i stand til å danne en perfekt barriere for væsker og gasser. De kan skille organisk løsningsmiddel fra vann og fjerne vann fra en gassblanding. De kan til og med stoppe helium, den vanskeligste gassen å blokkere. Manchester University tester for tiden grahene-membraner for vannfiltrering, gassseparasjon og avsalting.

Grafen halvledere

På grunn av de unike egenskapene til tynnhet og ledningsevne, har forskere sett grafens potensiale som en halvleder. Ved bare 1 atoms tykkelse kan grafen lede elektrisitet ved romtemperatur. Disse to nyttige egenskapene kan bety en slutt på silisiumdatabrikker for grafenbrikker. Forskningen har allerede vist at grafenbrikker er mye raskere prosessorer enn silisiumbrikker.

Grafen brukt til biomedisin

Grafen viser mange nyttige egenskaper. Den har høy elektrisk ledningsevne, termisk stabilitet og er 200 ganger sterkere enn stål. Alle disse egenskapene kan brukes på biomedisiner. Det kan brukes til å helbrede hudsår; medikamentlevering inne i kroppen og potensielt endre oppførselen til cellene inne i kroppen. f.eks Kreftbehandling.

Grahene-infundert emballasje

Plastemballasje kan virke ugjennomtrengelig, men vannmolekyler kan fortsatt passere gjennom dem. Dette kan påvirke levetiden til mat, elektroniske varer og medisiner.

Med et enkelt lag grafen smeltet sammen på polymeremballasje, reduseres vannabsorpsjonen med en million ganger. Produktene er da beskyttet mot støv, bakterier og vann.

For eksempel må en fuktighetsfølsom enhet som en organisk lysdiode ha vannbegrensende emballasje. Grafeninfundert polymer har økt diodenes levetid med mer enn ett år sammenlignet med 30 minutter med en ikke-grafenpolymer.

Åh, og jeg glemte å nevne den potensielle bruken av grafenbelegg som en vannavstøtende overflate. Den kan brukes på skipsskrog, gryte-/panneforinger, glassoverflater (speil, vinduer, frontruter) og tekstiler.

Fordelene med grafen i så mange applikasjoner er overveldende. Den kommersielle produksjonen i stor skala er neste utfordring. Vi bør se grafenbaserte produkter på markedet i år (2018)

Full markedspenetrasjon vil tre i kraft i løpet av de neste 5 til 10 årene. En veldig spennende tid for utvikling av vitenskap og teknologi.

About the author

Add comment

By user

Recent Posts

Recent Comments

Archives

Categories

Meta