Hvad er grafen? 7 måder, det snart vil revolutionere teknik på

I de sidste par år har grafen været noget af et buzzword: et nyt materiale med bemærkelsesværdige egenskaber, der lovede at revolutionere alt omkring vores liv. Men er det hele tom hype? Hvad der præcist er grafen, og hvad kan vi virkelig forvente af det?

Graphene er en usædvanlig form for et af de mest almindelige elementer på planeten (kulstof) og blev opdaget og syntetiseret på University of Manchester helt tilbage i 2004. Det består af mange kulark, hvert ark bare et enkelt atom tyk, alt arrangeret i et sekskantet gitter.

Billedkredit: nobeastsofierce via Shutterstock

Og på grund af dette har det alle mulige interessante og uventede egenskaber. For eksempel er grafen ca. 200 gange stærkere end stål og seks gange lettere. Den leder varme og elektricitet og er ekstremt lysfølsom, mens den næsten er fuldstændig gennemsigtig.

Siden opdagelsen har forskere og ingeniører været travlt med at lede efter praktiske måder at bruge dette ekstraordinære materiale på. Listen over muligheder er næsten uendelig, men her er nogle af de steder, du kan forvente at se grafen, der gør en forskel i dit liv snart nok.

1. Computerchips

I et stykke tid har vi set computerchips følge Moore's Law Hvad er Moore's Law, og hvad har det at gøre med dig? [MakeUseOf Explains] Hvad er Moore's lov, og hvad har det at gøre med dig? [MakeUseOf Explains] Uheld har ikke noget at gøre med Moore's Law. Hvis det er den forening, du havde, forvirrer du den med Murphys lov. Du var dog ikke langt væk, fordi Moore's Law og Murphys lov ... hvilket betyder, at de dobbelt er ved magten cirka hver 18. måned eller deromkring, men vi nærmer os nu grænserne for, hvordan små siliciumtransistorer kan laves. Med denne hastighed vil Moore's Law ikke længere være sandt fremover.

Men forskning er i gang for at se, hvordan grafen kan bruges i kombination med silicium til at producere hurtigere, mindre og mindre energikrævende processorer. IBM har investeret 3 milliarder dollars i grafenforskning og forventer at have en fungerende grafenprocessor på markedet inden 2019.

I det bedste tilfælde har chips inklusive grafen potentiale til at være størrelsesordener hurtigere end traditionelle siliciumchips, så et gennembrud her kan være utroligt for computerverdenen.

2. Batterier

Vi er helt afhængige af batterier i denne nuværende tidsalder af smartphones og anden bærbar elektronik, og derfor leder vi altid efter måder, der får dem til at vare længere. Graphene viser mange løfter på dette område.

Samsung rapporterede om en vis succes med at øge batterikapaciteten ved at inkorporere grafen i Lithium-ion-batterier, og på lignende måde afslørede Dongxu, hvad den siger, er verdens første grafenbatteripakke. Dongxu hævder, at sit 4.800 mAh-batteri kan oplades fuldt inden for 15 minutter. Det er uklart på dette tidspunkt, hvornår det vil være tilgængeligt til køb.

Billedkredit: Georgejmclittle via Shutterstock

Uanset om disse produkter nogensinde har ramt markedet, er potentialet for grafen i batterier intet mindre end forbløffende. Hvis det nogensinde er fuldt ud realiseret, kan det være en af ​​de mest revolutionerende udviklinger, der sker i årtier. Graphene supercapacitor-batterier har potentialet til at vare fem gange så længe som lignende størrelse Lithium-ion-batterier og genoplades i en brøkdel af tiden.

Plus, i modsætning til Lithium-ion-batterier, er de ikke-giftige og har ingen risiko for at eksplodere. Hvorfor Heck Were Samsungs batterier eksplodere alligevel? Hvorfor pokker sprang Samsungs batterier alligevel? Over 30 forskellige Samsung Galaxy Note 7-telefoner eksploderede. Hvorfor skete det? Og har du noget at bekymre dig om med din egen telefon? Her er alt hvad du har brug for at vide. .

Med grafen-superkapacitorer kunne smartphones vare en uge eller mere på en enkelt opladning, og elbiler ville have forbedret rækkevidde, der kunne konkurrere med forbrændingsmotoren. Når de skal genoplades, vil processen tage sekunder eller minutter snarere end timer, hvilket er gode nyheder, fordi opladningsgrænser er en stor hindring i den udbredte vedtagelse af elektriske køretøjer. Hvordan elektriske biler overvinder opladningsgrænser, hvordan elbiler overvinder opladning Grænser Elektriske biler er fantastiske - bortset fra deres rækkevidde. Kan elbiler overvinde rækketeknologier? .

3. Trykt elektronik

Grafen kan udskrives på papir (eller andre materialer) og kan, hvis de er i form af et kredsløb, læses af RFID-læsere. Billetter, boardingkort osv. Er den mest åbenlyse øjeblikkelige anvendelse af sådan teknologi, men der er ingen ende på mulighederne. Bærbar elektronik, fleksible sensorer og skærme og endda elektroniske tatoveringer kan alle blive almindelige i den nærmeste fremtid.

4. Kamerasensorer

Graphene er meget mere følsomme over for lys end silicium, der i øjeblikket bruges i billedbehandlingssensorer på digitale kameraer. Dette åbner muligheden for bedre kameraer, der fungerer godt under dårligt lysforhold, hvilket er en god nyhed for stort set alle fotografer og videografer. (Nokia arbejder endda på en smartphone, der har en grafenbaseret kamerasensor, der lover at være mindre energikrævende og meget billigere end nuværende kameraer.)

Billedkredit: Milliardfotos via Shutterstock

Grafens høje gennemsigtighed - det lader omkring 97,7 procent lys igennem - åbner også potentialet for 3D-kameraer og for kameraer, hvor billedfokus kan justeres senere. Flere lag med grafen kan arrangeres, så billeder kan optages med forskellige fokuspunkter, og fokus kan justeres, når fotografiet er taget.

5. Forbedrede højttalere

De højttalere, vi bruger i dag, er afhængige af mekaniske dele, der vibrerer for at skabe lyd. Dette betyder, at der skal være tilstrækkelig fysisk plads til, at disse dele kan bevæge sig rundt, og det begrænser, hvor små højttalere kan være, og hvor højttalerne kan placeres.

Forskere i Korea har brugt princippet om termoakustik - producerer lyd ved hurtigt at opvarme og afkøle et materiale - til at fremstille højttalere fra en grafen-luftgel, der er tynd og ikke vibrerer. Sådanne højttalere ville være ideelle til mobile enheder og kunne også let installeres i vægge eller fladskærms-tv.

Der er intet tegn på, at et produkt snart kommer på markedet, men det er en spændende udvikling med et stort potentiale til at transformere lydens verden.

6. Stærkere berøringsskærme

Da grafen næsten er fuldstændig gennemsigtig, kan den bruges på glas, og en potentiel anvendelse er at styrke berøringsskærmene på vores smartphones.

Graphene er stærkere end diamant, og en skærm belagt med det ville være næsten uforstyrrende - eller i det mindste ikke gå i stykker, når den glider ud af din hånd. Hærdet glas har naturligvis flere andre anvendelser, og de andre egenskaber ved grafen betyder, at smarte vinduer og forruder også er reelle muligheder.

Billedkredit: Thavon Phumijan via Shutterstock

Graphene har også løftet om fleksible skærme, der vil bøjes i stedet for at bryde. I mellemtiden er der et par ting, du kan gøre Knækket din skærm? 7 ting at gøre ved din ødelagte telefonskærm Knækkede din skærm? 7 ting at gøre ved din ødelagte telefonskærm Har du en ødelagt telefonskærm? Bare rolig! Her er, hvordan du kan fikse, fortsætte med at bruge eller sælge din telefon på trods af den knækkede skærm. hvis skærmen på din telefon går i stykker.

7. Sportsudstyr

Grafen er ekstremt let og ekstremt stærk, to egenskaber, som er meget ønskelige i sportsudstyr, og i de fleste sportsgrene svarer enhver vægt, der bliver barberet af udstyret, til en konkurrencefordel. Cykling er det mest indlysende, hvor high-end cykler allerede bruger letvægts kulfiber.

Grafen kombineret med hensyn til kulstoffibre kan sænke vægten yderligere og samtidig bevare styrken. Dassi, et britisk firma, har produceret en cykelramme indeholdende grafen, der vejer kun 750 gram og håber at få det ned til 350 gram i den nærmeste fremtid.

Men du kan også forestille dig, hvordan dette kan strømle ind i forskellige områder af teknologiverdenen, hvor brugerne konstant bliver vinket af den næste telefon, bærbar computer eller kamera, der er stærkere, lettere og tyndere end dem, der var før. Og hvis grafenproduktionen viser sig at være billigere, endnu bedre.

Graphene og fremtiden

Ovenstående er blot nogle af de mulige anvendelser af grafen, dem, du mest sandsynligt har i dine hænder i den nærmeste fremtid, men der er også en lang række potentielle industrielle og medicinske anvendelser, der kunne være lige så revolutionerende.

Det skal stadig ses, om grafen vil leve op til de høje forventninger, som vi har stillet til det. Det kan være, at nogle produktionsproblemer forbliver uovervindelige, eller at omkostningerne gør nogle af ovenstående anvendelser upraktiske, men hvis endda en brøkdel af dens potentiale kan realiseres, vil det revolutionere den verden, vi lever i.

Forventer du snart at se grafenprodukter på markedet? Hvilke applikationer er dig mest interesseret? Fortæl os venligst i kommentarfeltet nedenfor.

Billedkredit: BONNINSTUDIO via Shutterstock.com