Τι είναι το γραφένιο και γιατί είναι τόσο καταπληκτικό; Ένα από τα χαρακτηριστικά που το καθιστά τόσο σπουδαίο είναι ότι είναι το λεπτότερο και ισχυρότερο γνωστό υλικό στον πλανήτη και δεν είναι μια μοναδική ή σπάνια ουσία.
Δύο Ρώσοι επιστήμονες ανακάλυψαν το δισδιάστατο γραφένιο - Το πιο ισχυρό και λεπτό υλικό του πλανήτη που θα έχει απίστευτες εφαρμογές στην επιστήμη και στην παροχή πόσιμου νερού για πάνω από 1 δισ. ανθρώπους
Στην πραγματικότητα, έχει την ίδια δομή άνθρακα με τον γραφίτη που χρησιμοποιείτε καθημερινά όταν σχεδιάζετε ή γράφετε με το μολύβι σας!
Το «υλικό θαύμα» όπως το αποκαλούν, φιλτράρει τα άλατα που περιέχει το νερό της θάλασσας, καθιστώντας το έτσι πόσιμο.
Πρόκειται για μία μορφή άνθρακα, ένα επίπεδο φύλλο με πάχος ίσο με ένα άτομο. Είναι σχεδόν διάφανο και αποτελεί πολύ καλό αγωγό ηλεκτρισμού και τον καλύτερο από όλα τα υπόλοιπα υλικά, αγωγό θερμότητας. Επιπλέον παρά το απειροελάχιστο πάχος του, είναι τόσο πυκνό, που ούτε το ήλιο, το μικρότερο άτομο αερίου, μπορεί να το διαπεράσει.
Ένα απλό σελοτέιπ βοήθησε στην ανακάλυψη του 21ου αιώνα
Το γραφένιο προήλθε από τον γραφίτη, ο οποίος χρησιμοποιείται στα μολύβια. Με τη χρήση ενός απλού σιλοτέιπ, δύο Ρώσοι επιστήμονες απέσπασαν ένα λεπτό φύλλο άνθρακα, με πάχος όσο ένα άτομο.
Το γραφένιο έχει απίστευτες εφαρμογές –
Η βασικότερη είναι ότι κάνει αφαλάτωση χωρίς έξοδα
Το επίτευγμα ανοίγει το δρόμο σε μια νέα εποχή και μπορεί δυνητικά να αλλάξει τη ζωή σε περισσότερους από ένα δισεκατομμύριο ανθρώπους στον πλανήτη, οι οποίοι δεν έχουν ελεύθερη πρόσβαση σε καθαρό πόσιμο νερό.
Σημειώνεται πως οι υπάρχουσες τεχνολογίες αφαλάτωσης έχουν πολύ υψηλό κόστος, είναι ενεργοβόρες και επιβαρύνουν σημαντικά το περιβάλλον.
Το γραφένιο μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε πειράματα που μέχρι τώρα θεωρούνταν αδύνατα στην κβαντική φυσική αλλά και στην κατασκευή καινοτόμων συσκευών ενώ η ανάμειξή του με πλαστικά, μπορεί να οδηγήσει σε νέα υλικά πιο ελαφριά, ελαστικά και ανθεκτικά από τα υπάρχοντα τα οποία θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν στην κατασκευή αεροπλάνων, δορυφόρων κι αυτοκινήτων.
Άλλες εφαρμογές:
Μικροτσίπ από γραφένιο
Ο Φαίδων Αβούρης επικεφαλής του τομέα νανοεπιστήμης και νανοτεχνολογίας της IBM, καθοδήγησε του ερευνητές της εταιρείας σε μια παγκόσμια πρωτιά: ενοποίησαν τρανζίστορ από γραφένιο και έναζεύγος πηνίων επαγωγικής αντίστασης πάνω σε μια πλακέτα από καρβίδιο του πυριτίου, δημιουργώντας ένα ενιαίο και μοναδικό «τσιπ». Η δυσκολία του εγχειρήματος συνίσταται στο γεγονός ότι το γραφένιο δεν κολλά πολύ καλά στα μέταλλα και τα οξείδια, τα οποία χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία παραγωγής ημιαγωγών. Το νέο ολοκληρωμένο κύκλωμα από γραφένιο λειτουργεί σε ραδιοσυχνότητες μέχρι 10 GHz και είναι κατ’ εξοχήν κατάλληλο για συστήματα ασύρματων επικοινωνιών. Η ομάδα του Αβούρη (Nanometer Scale Science and Technology), στην οποία μετέχει ο, επίσης, ελληνικής καταγωγής ερευνητής Χρήστος Δημητρακόπουλος, σχεδιάζει την ανάπτυξη ακόμη πιο πολύπλοκων κυκλωμάτων για πιο εξελιγμένες συσκευές. Μεταξύ άλλων, οι ερευνητές πιστεύουν ότι είναι δυνατόν, στο μέλλον, να συνδυάσουν γραφένιο και πυρίτιο και να δημιουργήσουν «υβριδικά» κυκλώματα με νέες λειτουργικές δυνατότητες.
Οθόνες από γραφένιο
Γραφένιο πάχους ενός ατόμου απομονώθηκε και διερευνήθηκε για πρώτη φορά το 2004 στο University of Manchester. Οι πιθανές εφαρμογές του είναι πάρα πολλές, αλλά ένας από τους πρώτους τομείς που αναμένεται να «δει» χρήση είναι οι ηλεκτρονικές συσκευές. Μέσω της κατασκευής «ετεροδομών» (στοίβες/ στρώματα από διάφορα δισδιάστατα υλικά) προκύπτουν νέες δυνατότητες για την οπτοηλεκτρονική.
Εξηγώντας τη δημιουργία της LED συσκευής, ο Νοβοσέλοφ σημειώνει ότι «μέσω της διαμόρφωσης των ετεροδομών σε ελαστικά και διάφανα υποστρώματα, δείχνουμε ότι μπορούν να παρέχουν τη βάση για εύκαμπτα και ημιδιάφανα ηλεκτρονικά. Το εύρος λειτουργιών για τις επιδειχθείσες ετεροδομές αναμένεται να αυξηθεί περαιτέρω μεγαλώνοντας τον αριθμό των διαθέσιμων 2D κρυστάλλων και βελτιώνοντας την ηλεκτρονική ποιότητά τους».
Όπως σημειώνει επίσης ο καθηγητής Αλεξάντερ Ταρτακόφσκι, του University of Sheffield, οι δομές αυτές είναι συμπαγείς και δεν δείχνουν ενδείξεις σημαντικής αλλαγής στις επιδόσεις μετά από εβδομάδες μετρήσεων.
Μπαταρίες κινητών με γραφένιο
Ψύξη κινητών με γραφένιο
Φωτοβολταϊκά με γραφένιο
Μία από τις σημαντικότερες ιδιότητες είναι οι εξαιρετική του ηλεκτρική αγωγιμότητα και αυτό γατί λόγω του ότι η διάταξη των ατόμων του γραφενίου είναι άψογη χωρίς να υπάρχουν ατέλειες, τα ηλεκτρόνια δεν βρίσκουν εμπόδια για να διαπεράσουν το πλέγμα του γραφενίου με αποτέλεσμα την εξαιρετική ηλεκτρική αγωγιμότητα. Το Γραφένιο λόγω του πολύ μικρού πάχους του είναι διάφανο στο φως και έτσι η χρήση του ερευνάται για ένα μεγάλο εύρος εφαρμογών όπως ενδεικτικά είναι οι εύκαμπτες οθόνες υψηλής ευκρίνειας και τα φωτοβολταϊκά!
Το γραφένιο στην αυτοκινητοβιομηχανία
Η Ford, σε συνεργασία με τις Eagle Industries και XG Sciences, βρήκε τον τρόπο να χρησιμοποιήσει πολύ μικρή ποσότητα γραφενίου πετυχαίνοντας παράλληλα σημαντική βελτίωση ιδιοτήτων–μείωση βάρους, καλύτερη θερμική αγωγιμότητα και ηχοαπορρόφηση. Στα αυτοκίνητα, το γραφένιο –ένα ελαφρύ και απίστευτα ανθεκτικό υλικό– θα λειτουργεί σαν ένα ζευγάρι πανίσχυρων ακουστικών καταστολής θορύβων, που μειώνουν το θόρυβο στην καμπίνα προάγοντας την ποιοτική οδηγική εμπειρία. Το συναντάμε σε κινητά τηλέφωνα και ορισμένα σπορ προϊόντα, ενώ σύντομα -για πρώτη φορά σε αυτοκίνητο- θα το δούμε κάτω από το καπό των οχημάτων της Ford. Η Ford Motor Company ανακοίνωσε τη χρήση γραφενίου –ενός διδιάστατου νανοϋλικού- σε εξαρτήματα αυτοκινήτων στο πλαίσιο της Εθνικής Ημέρας Νανοτεχνολογίας. Το γραφένιο, πρόσφατα προσέλκυσε το ενδιαφέρον της αυτοκινητοβιομηχανίας για εφαρμογές όπως βαφές, πολυμερή και μπαταρίες οχημάτων.
@mytexnologia
0 Σχόλια