Τι είναι το γραφένιο και τι μπορεί να κάνει;

Εάν ήσασταν κοντά σε ένα επιστημονικό περιοδικό κατά την τελευταία δεκαετία, θα συναντήσατε κάποια μορφή υπερθετικού σχετικά με το γραφένιο - το δισδιάστατο θαυμάσιο υλικό που υπόσχεται να μετατρέψει τα πάντα από τον υπολογιστή σε βιοϊατρική.

Υπάρχουν πολλές δηλώσεις σχετικά με τις εφαρμογές του γραφενίου, χάρη σε μια σειρά από αξιοσημείωτες ιδιότητες. Είναι 1 εκατομμύριο φορές πιο λεπτό από τα ανθρώπινα μαλλιά, αλλά 200 φορές ισχυρότερο από το ατσάλι. Είναι ευέλικτο αλλά μπορεί να λειτουργήσει ως τέλειο φράγμα και είναι ένας εξαιρετικός αγωγός ηλεκτρικής ενέργειας. Συγκεντρώστε όλα αυτά και έχετε ένα υλικό με πολλές πιθανές επαναστατικές εφαρμογές.

πώς να εμφανίζονται φωτογραφίες στο Chromecast

Τι είναι το γραφένιο;

Το γραφένιο είναι άνθρακας, αλλά σε ένα πλέγμα κηρήθρας με πάχος ενός ατόμου. Εάν επιστρέψετε στα παλιά σας μαθήματα χημείας, θα θυμάστε ότι τα υλικά που αποτελούνται εξ ολοκλήρου από άνθρακα μπορούν να έχουν δραστικά διαφορετικές ιδιότητες, ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο τα άτομα είναι διατεταγμένα (διαφορετικές αλλοτροπές). Ο γραφίτης στο μολύβι σας, για παράδειγμα, είναι μαλακός και σκοτεινός σε σύγκριση με το σκληρό και διαφανές διαμάντι στο δαχτυλίδι αρραβώνων σας. Οι ανθρωπογενείς δομές άνθρακα δεν διαφέρουν. το σχήμα σφαιρών Buckminsterfullerene δρα διαφορετικά με τις κουλουριασμένες διατάξεις νανοσωλήνων άνθρακα.

Το Graphene αποτελείται από ένα φύλλο ατόμων άνθρακα σε ένα εξαγωνικό πλέγμα. Από τα παραπάνω, είναι πλησιέστερα σε μορφή με γραφίτη, αλλά ενώ το υλικό αυτό κατασκευάζεται από δισδιάστατα φύλλα από άνθρακα που συγκρατούνται από στρώμα σε στρώμα από αδύναμους διαμοριακούς δεσμούς, το γραφένιο έχει πάχος μόνο ενός φύλλου. Εάν μπορούσατε να ξεφλουδίσετε ένα μόνο στρώμα άνθρακα με ένα άτομο υψηλό από γραφίτη, θα έχετε γραφένιο.

Οι αδύναμοι διαμοριακοί δεσμοί στο γραφίτη το κάνουν να φαίνεται μαλακό και νιφάδες, αλλά οι ίδιοι οι δεσμοί άνθρακα είναι ισχυροί. Αυτό σημαίνει ότι ένα φύλλο που αποτελείται αποκλειστικά από αυτούς τους δεσμούς άνθρακα είναι ισχυρό - περίπου 200 φορές περισσότερο από τον ισχυρότερο ατσάλι, ενώ ταυτόχρονα είναι εύκαμπτο και διαφανές.

Το Graphene έχει θεωρηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα και κατά λάθος παράγεται σε μικρές ποσότητες για όσο διάστημα οι άνθρωποι χρησιμοποιούν μολύβια γραφίτη. Η κύρια απομόνωση και ανακάλυψή του, ωστόσο, επικεντρώνεται στο έργο των Andre Geim και Konstantin Novoselov, το 2014 στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ. Σύμφωνα με πληροφορίες, οι δύο επιστήμονες πραγματοποίησαν πειράματα το βράδυ της Παρασκευής, όπου θα έλεγαν ιδέες εκτός της καθημερινής τους εργασίας. Κατά τη διάρκεια μιας από αυτές τις συνεδρίες, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν κολλητική ταινία για να αφαιρέσουν λεπτά στρώματα άνθρακα από ένα κομμάτι γραφίτη. Αυτό το πρωτοποριακό κομμάτι της έρευνας οδήγησε τελικά στην εμπορική παραγωγή γραφενίου.

Αφού κέρδισαν το βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 2010, οι Geim και Novoselov δώρισαν τη συσκευή διανομής ταινιών στο Μουσείο Νόμπελ.

πώς να φτιάξετε κολάζ στο iPhone

Σε τι μπορεί να χρησιμοποιηθεί το γραφένιο;

Ένα σημαντικό πράγμα που πρέπει να σημειωθεί είναι ότι οι επιστήμονες αναπτύσσουν όλα τα είδη υλικών με βάση το γραφένιο. Αυτό σημαίνει ότι είναι ίσως καλύτερο να σκεφτόμαστε γραφένια, με τον ίδιο τρόπο που θα σκεφτόμασταν για πλαστικά. Ουσιαστικά, η εμφάνιση του γραφενίου έχει το περιθώριο να οδηγήσει σε μια εντελώς νέα κατηγορία υλικού, όχι μόνο σε ένα νέο υλικό.

Δείτε σχετικά Τι είναι η αναταραχή; Η αποκάλυψη μιας από τις ερωτήσεις της φυσικής «εκατομμύρια βροχές» που βρέθηκαν στον Ουρανό έχει αναδημιουργηθεί στη Γη και θα μπορούσε να βοηθήσει στην επίλυση της αυξανόμενης ενεργειακής μας κρίσης.

Όσον αφορά τις εφαρμογές, πραγματοποιείται έρευνα σε τομείς τόσο ευρείας εμβέλειας όσο η βιοϊατρική και τα ηλεκτρονικά είδη έως την προστασία των καλλιεργειών και τη συσκευασία τροφίμων. Η δυνατότητα τροποποίησης της επιφανειακής ιδιότητας του γραφενίου, για παράδειγμα, θα μπορούσε να το καταστήσει εξαιρετικό υλικό για την παράδοση φαρμάκων, ενώ η αγωγιμότητα και η ευελιξία του υλικού θα μπορούσαν να σηματοδοτήσουν μια νέα γενιά κυκλωμάτων οθόνης αφής ή πτυσσόμενων φορητών συσκευών.

Το γεγονός ότι το γραφένιο είναι ικανό να σχηματίσει ένα τέλειο φράγμα για υγρά και αέρια σημαίνει ότι μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί με άλλα υλικά για να φιλτράρει οποιονδήποτε αριθμό ενώσεων και στοιχείων - συμπεριλαμβανομένου του ηλίου, το οποίο είναι εξαιρετικά δύσκολο να μπλοκάρει το αέριο. Αυτό έχει μια σειρά εφαρμογών όταν πρόκειται για τη βιομηχανία, αλλά θα μπορούσε επίσης να αποδειχθεί πολύ χρήσιμο για περιβαλλοντικές ανάγκες γύρω από το φιλτράρισμα νερού.

Οι πολυλειτουργικές ιδιότητες του γραφενίου ανοίγουν τις πόρτες σε μια τεράστια ποσότητα σύνθετων χρήσεων. Ενώ έχει γίνει μεγάλη σκέψη για το πώς μπορεί να ενισχύσει τις προϋπάρχουσες τεχνολογίες, οι συνεχείς εξελίξεις στον τομέα θα οδηγήσουν τελικά σε εντελώς νέους τομείς που θα ήταν προηγουμένως αδύνατοι. Θα μπορούσαμε να δούμε μια νέα κατηγορία μηχανικής αεροδιαστημικής να αναδύεται; Τι γίνεται με τα οπτικά εμφυτεύματα επαυξημένης πραγματικότητας; Από την εμφάνιση του, ο 21ος αιώνας είναι όταν θα το μάθουμε.