Hvad er grafen? Det overvældende vidundermateriale

Carbon Atom Connection

En af hovedårsagerne til, at grafen er sådan et vidunder, er på grund af dets struktur. Et enkelt lag af uberørt grafen ligner et lag af kulstofatomer arrangeret i en sekskantet gitterstruktur. Denne honeycomb-formation i atom-skala giver grafen sin imponerende styrke.

Elektriske egenskaber

Grafen er også en elektrisk superstjerne. Det leder elektricitet bedre end noget andet materiale ved stuetemperatur.

Kan du huske de kulstofatomer, vi talte om? Nå, hver af dem har en ekstra elektron kaldet en pi-elektron. Denne elektron bevæger sig frit, hvilket gør det muligt for den at transmittere elektrisk ledningsevne hen over flerlagsgrafenet næsten uden modstand.

Dette gør grafen til den hurtigste leder af elektricitet ved stuetemperatur.

Den 'magiske vinkel' og superledningsevne

Nyere grafenforskning ved Massachusetts Institute of Technology (MIT) opdagede noget næsten magisk:Når du roterer to grafenlag lidt (kun 1,1 grader) ud af justering, bliver grafen en superleder.

Det betyder, at den leder elektricitet uden modstand og ingen varme, hvilket åbner fantastiske muligheder for superledning ved stuetemperatur i fremtiden.

Potentielle anvendelser for grafen

Opstart med grafen

En af de mest forventede anvendelser af grafen ligger i batterier. På grund af den enestående ledningsevne kunne vi producere grafen-baserede batterier, der oplades hurtigere og holder længere end vores nuværende lithium-ion.

Nogle store navne som Samsung og Huwei er allerede på dette spor, ivrige efter at bringe sådanne fremskridt til vores daglige gadgets.

Andre grafeninnovationer

• Biosensorer :Tænk på en tynd chip, der kunne være i din blodbane, der overvåger sundhedsdata eller endda kommunikerer med din hjerne for at opdage potentielle helbredstrusler.
• Photonics :Ved at inkorporere grafen kunne lysfølsomme chips forbedre følsomheden betydeligt, hvilket revolutionerer fotoniske enheder som kameraer, medicinske billeder og mere.
• Vandfiltrering :Grafenoxid, et derivat af grafen, viser løfte i vandrensning. Uanset om det drejer sig om at fjerne forurenende stoffer eller afsalte havvand, er grafen måske bare vores fremtids rentvandsmester.

At tage grafen fra laboratorier til vores liv

I 2024 kan vi forvente en række grafenprodukter på markedet, ifølge Andrea Ferrari, direktør for Cambridge Graphene Centre, som også er videnskabs- og teknologiansvarlig for Graphene Flagship, et samarbejde på 1 milliard euro af det europæiske Union for at fremskynde udviklingen af ​​grafenteknologi.

Forskningspartnere med flagskibet laver allerede grafenbatterier, der overgår nutidens bedste højenergiceller med 20 procent kapacitet og 15 procent energi. Andre hold har bygget grafenbaserede solceller, der er 20 procent mere effektive til at omdanne sollys til elektricitet.

Selvom der er nogle tidlige produkter, der allerede udnytter grafens potentiale, såsom sportsudstyr fra virksomheden Head, er det bedste endnu ikke kommet. Og som Ferrari nævner:"Vi siger grafen, men vi taler virkelig om et stort antal muligheder, der bliver udforsket. Tingene bevæger sig i den rigtige retning."

Denne artikel blev opdateret i forbindelse med AI-teknologi, og derefter faktatjekket og redigeret af en HowStuffWorks-redaktør.

Sportsudstyrsproducenten, Head, har allerede integreret dette fantastiske materiale. Deres Graphene XT tennisketcher hævder at være 20 % lettere med samme svingvægt. Nu er det noget seriøst spilskiftende teknologi!