Графенът – суперелементът, който ще промени света
Човечеството има дарбата да се самоунищожава най-малко един път на няколко века. Доброволният акт постоянно се посреща с утвърждението на масата и постоянно се разпалва с упоритостта на шепа хора. Когато Александрийската библиотека е изгорена, философите са на мнение, че последните 2000 години също са хвърлени в огъня. Сред скъпата информация участват и някои секрети японски практики за основаването на самурайския меч.
За него се знае, че е извънредно лек и шокиращ, направен от най-лошия вероятен материал, само че в същото време по-здрав от най-хубавите метали, които се срещат към този миг. Въпросната библиотека е била считана за едно от чудесата на античния свят и с изключение на познанията за основаването на самурайския меч, в нея се пазили и още доста секрети. Не инцидентно я наричали и центъра на знанието и науката.
Добрата вест е, че науката в никакъв случай не стопира да съществува и през 2004 година двама учени от университета в Манчестър за първи път вършат опит с детайл, който може да промени вечно историята на човечеството. Андре Гейм и Константин Новоселов са първите, които стартират да преглеждат качествата на графита. Любопитен факт е, че до момента в който НАСА се стреми да сътвори химикал, който да работи в космоса при нулева гравитация, руснаците употребяват молив, тъй като се оказва, че графитът няма никакви проблеми за работа във всевъзможни условия. Неговата конструкция е извънредно тънки пластове на чист въглерод, сложени един върху различен.
Учените вземат решение да тестват една забавна доктрина – да изолират един подобен тъничък пласт до размерите на атом. Постигнали този триумф благодарение на най-обикновено тиксо, което поръсвали с графитен прашец. Всеки път залепвали двата края на тиксото и го отлепяли, до момента в който на повърхността не останало минималното количество. Звучи необичайно и даже смешно, само че откакто опитът им бил сполучлив, господата почнали да следят един нов детайл – графен.
Най-вероятно не подозирали, че това ще бъде детайл с изключителна електропроводимост. През 2010 година двамата физици ще поделят Нобеловата премия за откритието си, до момента в който останалият теоретичен свят ще търси ново приложение на по този начин наречения „ суперматериал “. За какво обаче ще служи графенът? На първо място би трябвало да знаем, че е извънредно лек, само че в същото време доста корав детайл.
Науката има намерение да го употребява за основаването на доста по-издръжливи акумулатори, по-бързи микрочипове, безгрешни био датчици и още доста други. Десет години по-късно можем да видим, че софтуерния свят се пробва да откри приложение на толкоз огромните обещания и съгласно мнозина, през идващите години ще забележим по-устойчиви умни устройства, електрически автомобили с впечатляващ пробег и доста други.
Под микроскоп можем да разберем за какво този материал се счита за толкоз специфичен. Разглеждането на атома на графена демонстрира, че е към 200 пъти по-здрав от стоманата. Същевременно може да се счита за към 1000 пъти по-лек от хартията, с бистрота от 98%. Електропроводимостта му на стайна температура към сегашния миг бие всеки вероятен детайл от Менделеевата таблица.
Не би трябвало да забравяме, че графенът се основава от четвъртия най-разпространен детайл в света – въглеродът. Това би трябвало да ни подсказва, че скоро няма да свърши, а имайки поради доста по-лесния метод за извличане и уединяване, можем умерено да забележим налична и в пъти по-качествена техника. И големите сили на графена идват от неговата атомна конструкция. Решетката му припомня доста на медена пита и въглеродните атоми се подреждат в шестоъгълници. Всеки въглероден атом се свързва с други три атома, с цел да даде нужната издръжливост. Електропроводимостта е допустима по същата причина. Въглеродният атом има четири електрона, а във веригата на графена, всеки един въглероден атом употребява по един електрон, с цел да се свърже с останалите въглеродни атоми, затова остават три свободни електрона, които се движат към атомното ядро.
Именно те могат да организират електричество, освен това без изключително противодействие. Много скоро учените от Института по технология в Масачузец вършат още едно забавно изобретение. Ако вземат два графенни атома и ги слагат един върху различен, само че ги разместят единствено с един градус, получават суперпроводник.
Към момента в света има извънредно малко познати детайли с такова качество – опцията да придвижват електричество без никакво противодействие. Това изобретение се счита за сензация в научния свят по безусловно същата причина – евтиният материал за извличане може да промени напълно света на технологията. Експериментът е извършен в извънредно ниски температури, само че съгласно откривателите при съчетание с други детайли, графенът може да реализира такава успеваемост при стайна температура. Можем да си представим използването му в аудио техниката, където сигналът ще доближава до представителя, освен това без никакво противодействие, доставяйки чистия и първокласен тон.
Успехът следователно може да подсигурява фрапантно понижаване на употребяваното електричество, както и на доста по-дълъг живот на електрическите автомобили. В този случай можем умерено да приказваме и за края на мотора с вътрешното горене в идващите 50-100 години. И най-интересното е, че някои откриватели са безапелационни в използването му в идващите 4 години. Според Андреа Ферари, артикули със наличие на графен може да се създават и до момента в който четете тези редове.
Интегрирането на суперелемента в батериите ще докара до доста повече живот на батерията, още по-бързо зареждане и задържане на силата. Според изчисленията, батериите с графен ще бъдат към 5 пъти по-бързи за зареждане от литиево-йонните, както и три пъти по-издръжливи. Що се отнася до живота им, преди да изгубят своите качества, те ще бъдат с към 3 пъти по-дълъг живот.
Към момента колоси като Samsung и Huawei организират опити с новия детайл и имат намерение да го интегрират във всички свои устройства през идната година. Батериите за електрическите автомобили ще би трябвало да почакат още няколко години. Европейският съюз е вложил сумата от 1 милиард $ за по-бърза разработка, а към този миг се работи освен върху акумулатори, само че и върху слънчеви колектори с графен, които при първите проби се оказват с до 20% по-ефективни.
Скоро можем да заговорим и за камери с въпросния детайл. Фотонната му мощ е впечатляваща. Графенът може да се употребява в светлинните датчици и е прочут с това, че може да улови и най-ниската светлинна вълна във забележимия и невидимия набор. Според учените, при възможен триумф, потребителят може да се радва на доста по-качествена камера, а медицината на още по-ясни картини. Обещанията за тази нова технология са в действителност впечатляващи, само че не би трябвало да забравяме, че ще се изисква изключително време, преди да бъде интегрирана на всички места. Въпреки това не можем да отречем, че приложенията и вниманието към детайла въобще не са малко.
