Графен - что за материал и чем он особенный?

Как следует из названия этот уникальный материал является родственником обычного графита, который используется для производства карандашных грифелей. Он состоит из гексагональной решетки атомов углерода, толщина которой составляет всего 1 атом.

Получить его можно даже в домашних условиях, достаточно удалить лишний слой графита с бумаги используя липкую ленту. Таким образом вы разделите слои углерода и получите небольшое количество графена. Именно таким способом он был получен впервые А. Геймом и К. Новоселовым.

Свойства материала

Это вещество обладает рядом уникальных характеристик, превосходя большинство других подобных структур. К наиболее интересным особенностям графена относят:

  • Сверхпрочность. Он в сотни раз крепче стали, при этом вес материала значительно меньше чем у металлов.
  • Отличная проводимость. Электропроводность графена значительно выше чем у меди либо серебра.
  • Идеальная геометрия атомной решетки даже при комнатной температуре.
  • Биоразлагаемость.

Эти другие свойства сделали графен одним из самых перспективных веществ в современном мире. Потенциальная сфера его использования крайне широка. Свойства графена изучаются с помощью сканирующих зондовых микроскопов, таких как эти - https://nanoafm.ru/produktsiya/skaniruyushchie-zondovye-mikroskopy Ведь они могут не только увидеть решетку, но и изучать ее электрохимические сойства.

Где применяется

Эксперименты с добавлением этого вещества в литиевые аккумуляторы продемонстрировали, что скорость зарядки таких батарей увеличивается в 5 раз, а емкость вырастает на 45%. Кроме того, батарея получила устойчивость к перепадам температур и повышенный ресурс циклов заряд/разряд.

Широкие перспективы открывает графен для солнечной энергетики. Его использование позволит радикально увеличить эффективность солнечных панелей, позволит получать энергию даже в пасмурную погоду и период сумерек.

Графеновые мембраны позволяют создать высокоэффективные недорогие опреснители, что радикально изменить жизнь людей, страдающих от нехватки пресной воды. Его применение даже в нынешних технологиях опреснения позволяет повысить их энергоэффективность на 40-50%.

Благодаря замечательным электрическим свойствам вещества, есть вероятность построения на его основе новых поколений вычислительных устройств, которые будут радикально быстрее и экономичнее современных ЦПУ.

К другим перспективным сферам применения материала относятся:

  1. Фильтрация ядерных отходов.
  2. Технологии секвенирования ДНК.
  3. Разработка медицинских нанороботов.

На данный момент главное ограничение к повсеместному распространению технологий на основе графена заключается в сложностях с его промышленным производством. Даже в лабораторных условиях пока не удается получить слой материала по размерам больший чем кредитная карта.

Источник - https://nanoafm.ru/