რა არის გრაფენი? წარმოუდგენელი ჯადოსნური მასალა

ბოლო წლებში დიდი ყურადღება ეთმობა სუპერმასალა გრაფენს. მაგრამ რა არის გრაფინი? აბა, წარმოიდგინეთ ნივთიერება, რომელიც 200-ჯერ უფრო ძლიერია ფოლადზე, მაგრამ 1000-ჯერ მსუბუქია ვიდრე ქაღალდი.
2004 წელს მანჩესტერის უნივერსიტეტის ორმა მეცნიერმა, ანდრეი გეიმმა და კონსტანტინე ნოვოსელოვმა, გრაფიტს "თამაში" გაუწიეს. დიახ, იგივეს ნახავთ ფანქრის წვერზე. მათ აინტერესებდათ მასალა და სურდათ გაეგოთ, შეიძლებოდა თუ არა მისი ამოღება ერთ ფენაში. ასე რომ, მათ იპოვეს უჩვეულო ინსტრუმენტი: ლენტი.
”თქვენ დაადეთ [ლენტა] გრაფიტზე ან მიკაზე და შემდეგ ამოიღეთ ზედა ფენა,” განუმარტა ჰეიმ BBC-ს. გრაფიტის ფანტელები ფირზე ფრინავენ. შემდეგ გადაკეცეთ ლენტი შუაზე და დააწებეთ ზედა ფურცელზე, შემდეგ ისევ გამოყავით. შემდეგ გაიმეორეთ ეს პროცესი 10 ან 20 ჯერ.
„ყოველ ჯერზე ფანტელები იშლება უფრო და უფრო თხელ ფანტელებად. ბოლოს ქამარზე ძალიან თხელი ფანტელები რჩება. თქვენ ხსნით ფირს და ყველაფერი იშლება“.
გასაკვირია, რომ ფირის მეთოდმა სასწაულები მოახდინა. ამ საინტერესო ექსპერიმენტმა გამოიწვია ერთფენიანი გრაფენის ფანტელების აღმოჩენა.
2010 წელს ჰეიმმა და ნოვოსელოვმა მიიღეს ნობელის პრემია ფიზიკაში გრაფენის აღმოჩენისთვის, ნახშირბადის ატომებისგან შემდგარი მასალისგან, რომლებიც განლაგებულია ექვსკუთხა გისოსებით, ქათმის მავთულის მსგავსი.
გრაფენის ასეთი გასაოცარი ერთ-ერთი მთავარი მიზეზი მისი სტრუქტურაა. ხელუხლებელი გრაფენის ერთი ფენა ჩნდება ნახშირბადის ატომების ფენად, რომლებიც განლაგებულია ექვსკუთხა გისოსებით. ეს ატომური მასშტაბის თაფლის სტრუქტურა გრაფენს შთამბეჭდავ ძალას ანიჭებს.
გრაფინი ასევე არის ელექტრო სუპერვარსკვლავი. ოთახის ტემპერატურაზე ის ნებისმიერ სხვა მასალაზე უკეთ ატარებს ელექტროენერგიას.
გახსოვთ ნახშირბადის ატომები, რომლებიც განვიხილეთ? კარგად, თითოეულ მათგანს აქვს დამატებითი ელექტრონი, რომელსაც პი ელექტრონი ეწოდება. ეს ელექტრონი თავისუფლად მოძრაობს, რაც მას საშუალებას აძლევს გაატაროს გამტარობა გრაფენის რამდენიმე ფენაში მცირე წინააღმდეგობით.
მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიის ინსტიტუტში (MIT) გრაფენის ბოლოდროინდელმა კვლევამ აღმოაჩინა რაღაც თითქმის ჯადოსნური: როდესაც ოდნავ (მხოლოდ 1,1 გრადუსით) ატრიალებთ გრაფენის ორ ფენას სწორხაზოვნად, გრაფენი იქცევა ზეგამტარად.
ეს ნიშნავს, რომ მას შეუძლია ელექტროენერგიის გატარება წინააღმდეგობისა და სითბოს გარეშე, გახსნის საინტერესო შესაძლებლობებს მომავალი სუპერგამტარობისთვის ოთახის ტემპერატურაზე.
გრაფენის ერთ-ერთი ყველაზე მოსალოდნელი გამოყენება არის ბატარეებში. მისი უმაღლესი გამტარობის წყალობით, ჩვენ შეგვიძლია ვაწარმოოთ გრაფენის ბატარეები, რომლებიც უფრო სწრაფად იტენება და უფრო დიდხანს ძლებს, ვიდრე თანამედროვე ლითიუმ-იონური ბატარეები.
ზოგიერთმა მსხვილმა კომპანიამ, როგორიცაა Samsung და Huawei, უკვე აიღო ეს გზა და მიზნად ისახავს ამ მიღწევების დანერგვას ჩვენს ყოველდღიურ გაჯეტებში.
„2024 წლისთვის ჩვენ ველით, რომ გრაფენის პროდუქტების ასორტიმენტი იქნება ბაზარზე“, - თქვა ანდრეა ფერარიმ, კემბრიჯის გრაფენის ცენტრის დირექტორმა და Graphene Flagship-ის მკვლევარმა, ინიციატივა, რომელსაც მართავს ევროპული Graphene. კომპანია ერთობლივ პროექტებში 1 მილიარდ ევროს ახორციელებს. პროექტები. ალიანსი აჩქარებს გრაფენის ტექნოლოგიის განვითარებას.
Flagship-ის კვლევითი პარტნიორები უკვე ქმნიან გრაფენის ბატარეებს, რომლებიც უზრუნველყოფენ 20%-ით მეტ სიმძლავრეს და 15%-ით მეტ ენერგიას, ვიდრე დღევანდელი საუკეთესო მაღალი ენერგიის ბატარეები. სხვა გუნდებმა შექმნეს გრაფენზე დაფუძნებული მზის უჯრედები, რომლებიც 20 პროცენტით უფრო ეფექტურია მზის შუქის ელექტროენერგიად გადაქცევაში.
მიუხედავად იმისა, რომ არსებობს ადრეული პროდუქტები, რომლებმაც გამოიყენეს გრაფენის პოტენციალი, როგორიცაა Head სპორტული აღჭურვილობა, საუკეთესო ჯერ კიდევ წინ არის. როგორც ფერარიმ აღნიშნა: „ჩვენ ვსაუბრობთ გრაფენზე, მაგრამ რეალურად ვსაუბრობთ შესწავლილ ვარიანტების დიდ რაოდენობაზე. საქმეები სწორი მიმართულებით მიდის“.
ეს სტატია განახლდა ხელოვნური ინტელექტის ტექნოლოგიის გამოყენებით, შემოწმებული და რედაქტირებულია HowStuffWorks-ის რედაქტორების მიერ.
სპორტული აღჭურვილობის მწარმოებელმა Head-მა გამოიყენა ეს საოცარი მასალა. მათი Graphene XT ჩოგბურთის რეკეტი აცხადებს, რომ 20%-ით მსუბუქია იმავე წონით. ეს ნამდვილად რევოლუციური ტექნოლოგიაა!
`;t.byline_authors_html&&(e+=`作者：${t.byline_authors_html}`),t.byline_authors_html&&t.byline_date_html&&(e+=” | "),t.byline_date_html&&(e+=t.byline_date._html); .replaceAll('"pt','"pt'+t.id+"_"); დააბრუნეთ e+=`\n\t\t\t\t