Under de senaste åren har mycket uppmärksamhet ägnats supermaterialet grafen. Men vad är grafen? Tja, föreställ dig ett ämne som är 200 gånger starkare än stål, men 1000 gånger lättare än papper.
2004 "lekade" två forskare från University of Manchester, Andrei Geim och Konstantin Novoselov, med grafit. Ja, samma sak hittar du på spetsen av en penna. De var nyfikna på materialet och ville veta om det gick att ta bort i ett lager. Så de hittade ett ovanligt verktyg: tejp.
"Du lägger [tejpen] över grafit eller glimmer och drar sedan av det översta lagret," förklarade Heim till BBC. Grafitflingor flyger av tejpen. Vik sedan tejpen på mitten och limma fast den på det översta arket, separera dem sedan igen. Sedan upprepar du denna process 10 eller 20 gånger.
"Varje gång flingorna bryts ner till tunnare och tunnare flingor. I slutändan blir det mycket tunna flingor kvar på bältet. Du löser upp bandet och allt löser sig.”
Överraskande nog gjorde tejpmetoden underverk. Detta intressanta experiment ledde till upptäckten av enskiktsgrafenflingor.
2010 fick Heim och Novoselov Nobelpriset i fysik för deras upptäckt av grafen, ett material som består av kolatomer arrangerade i ett hexagonalt galler, liknande kycklingtråd.
En av de främsta anledningarna till att grafen är så fantastiskt är dess struktur. Ett enda lager av orörd grafen visas som ett lager av kolatomer arrangerade i en hexagonal gitterstruktur. Denna bikakestruktur i atomär skala ger grafen dess imponerande styrka.
Grafen är också en elektrisk superstjärna. Vid rumstemperatur leder den elektricitet bättre än något annat material.
Kommer ni ihåg de kolatomerna vi diskuterade? Tja, de har var och en en extra elektron som kallas en pi-elektron. Denna elektron rör sig fritt, vilket gör att den kan leda ledning genom flera lager av grafen med lite motstånd.
Ny forskning om grafen vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) har upptäckt något nästan magiskt: när du lätt (bara 1,1 grader) roterar två lager grafen ur linje, blir grafenen en supraledare.
Det betyder att den kan leda elektricitet utan motstånd eller värme, vilket öppnar upp spännande möjligheter för framtida supraledning vid rumstemperatur.
En av de mest efterlängtade tillämpningarna av grafen är i batterier. Tack vare sin överlägsna ledningsförmåga kan vi producera grafenbatterier som laddas snabbare och håller längre än moderna litiumjonbatterier.
Vissa stora företag som Samsung och Huawei har redan tagit den här vägen, med målet att introducera dessa framsteg i våra vardagliga prylar.
"Senast 2024 förväntar vi oss att en rad grafenprodukter kommer att finnas på marknaden", säger Andrea Ferrari, chef för Cambridge Graphene Center och forskare vid Graphene Flagship, ett initiativ som drivs av European Graphene. Företaget investerar 1 miljard euro i gemensamma projekt. projekt. Alliansen påskyndar utvecklingen av grafenteknik.
Flagships forskningspartner skapar redan grafenbatterier som ger 20 % mer kapacitet och 15 % mer energi än dagens bästa högenergibatterier. Andra team har skapat grafenbaserade solceller som är 20 procent effektivare på att omvandla solljus till elektricitet.
Även om det finns några tidiga produkter som har utnyttjat potentialen hos grafen, såsom Head-sportutrustning, är det bästa ännu att komma. Som Ferrari noterade: "Vi pratar om grafen, men i verkligheten talar vi om ett stort antal alternativ som studeras. Saker och ting går åt rätt håll.”
Den här artikeln har uppdaterats med artificiell intelligens, faktagranskad och redigerad av HowStuffWorks redaktörer.
Sportutrustningstillverkaren Head har använt detta fantastiska material. Deras Graphene XT tennisracket säger sig vara 20 % lättare vid samma vikt. Detta är verkligen revolutionerande teknik!
`;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_t.body_html);var i= .replaceAll('"pt','"pt'+t.id+”_”); returnera e+=`\n\t\t\t\t
Posttid: 2023-nov-21