Hvad er Graphene? 7 måder, det vil snart revolutionere Tech

Der har været en masse snak om grafen de seneste år. Men hvad er det præcist? Og hvorfor er folk så begejstrede for det? Hvorfor skal du passe?

Der har været en masse snak om grafen de seneste år.  Men hvad er det præcist?  Og hvorfor er folk så begejstrede for det?  Hvorfor skal du passe?
Reklame

I de sidste par år har grafen været noget af et buzzword: et nyt materiale med bemærkelsesværdige egenskaber, der lovende revolutionerer alt om vores liv. Men er det hele tom hype? Hvad er grafen, og hvad kan vi virkelig forvente af det?

Graphen er en usædvanlig form for et af de mest almindelige elementer på planeten (carbon) og blev opdaget og syntetiseret i University of Manchester langt tilbage i 2004. Det består af mange plader af kulstof, hvert ark kun et enkelt atom tykt, alle arrangeret i et sekskantet gitter.

Struktur af grafen
Billedkredit: Nobeastsofierce via Shutterstock

Og på grund af dette har den alle mulige interessante og uventede egenskaber. For eksempel er grafen ca. 200 gange stærkere end stål og seks gange lettere. Den udfører varme og elektricitet og er ekstremt lysfølsom, mens den er næsten fuldstændig gennemsigtig.

Siden sin opdagelse har forskere og ingeniører været travlt på udkig efter praktiske måder at bruge dette ekstraordinære materiale på. Listen over muligheder er næsten uendelige, men her er nogle af de steder, du kan forvente at se, at grafen gør en forskel i dit liv snart nok.

1. Computer chips

I et stykke tid har vi set computerchips følge Moores lov Hvad er Moores lov, og hvad skal det gøre med dig? [MakeUseOf Forklarer] Hvad er Moores lov, og hvad skal det gøre med dig? [MakeUseOf Forklarer] Ulykke har intet at gøre med Moores lov. Hvis det er den forening du havde, forvirrer du det med Murphys lov. Men du var ikke langt væk, fordi Moores lov og Murphys lov ... Læs mere, hvilket betyder at de dobler i magten cirka hver 18 måned eller deromkring, men nu nærmer vi grænserne for, hvordan små siliciumtransistorer kan laves. I denne grad vil Moores lov ikke længere være sandt fremad.

Men der er forskning på vej, hvor grafen kan bruges i kombination med silicium til at producere hurtigere, mindre og mindre energiintensive processorer. IBM har investeret 3 milliarder dollar i grafenforskning og forventer at have en grafisk processor på markedet inden 2019.

I det bedste tilfælde har chips, herunder grafen, potentiale til størrelsesordener hurtigere end traditionelle siliciumchips, så et gennembrud her kunne være utroligt for computerværlden.

2. Batterier

Vi er fuldstændig afhængige af batterier i denne nuværende alder af smartphones og anden bærbar elektronik, og derfor søger vi altid måder at få dem til at vare længere. Graphene viser mange løfter på dette område.

Samsung rapporterede en vis succes med at øge batterikapaciteten ved at inkorporere grafen i lithium-ion-batterier, og på samme måde afslørede Dongxu, hvad det siger, verdens første grafenbatteri. Dongxu hævder, at dets 4.800 mAh batteri kan oplades inden for 15 minutter. Det er uklart på dette tidspunkt, når det vil være tilgængeligt for køb.

Billedkredit: Georgejmclittle via Shutterstock
Billedkredit: Georgejmclittle via Shutterstock

Uanset om disse produkter nogensinde har ramt markedet, er potentialet for grafen i batterier intet mindre end forbløffende. Hvis det nogensinde er fuldt ud realiseret, kan det være en af ​​de mest revolutionerende udviklinger, der skal ske i årtier. Graphene supercapacitor batterier har potentialet til at vare fem gange så længe som lithium-ion batterier af samme størrelse og genoplades i en brøkdel af tiden.

Plus, i modsætning til lithium-ion-batterier, er de giftfri og har ingen risiko for at eksplodere. Hvorfor Heck var Samsungs batterier eksploderende alligevel? Hvorfor Heck var Samsungs batterier eksploderende alligevel? Over 30 forskellige Samsung Galaxy Note 7-telefoner eksploderede. Hvorfor skete der? Og har du noget at bekymre sig om med din egen telefon? Her er alt hvad du behøver at vide. Læs mere .

Med grafen-superkapacitorer kan smartphones vare i en uge eller mere på en enkelt opladning, og elbiler ville have forbedrede områder, som kunne konkurrere med forbrændingsmotoren. Når de skal oplades, vil processen tage sekunder eller minutter i stedet for timer, hvilket er gode nyheder, fordi opladningsgrænser er en stor hindring i den omfattende vedtagelse af elektriske køretøjer. Hvordan elbiler vil overvinde opladningsgrænser Hvordan elektriske biler vil overvinde opladning Grænser Elektriske biler er gode - med undtagelse af deres rækkevidde. Kan elektriske biler overvinde rækkevidde teknologier? Læs mere .

3. Trykt elektronik

Grafen kan udskrives på papir (eller andre materialer) og, hvis det er i form af et kredsløb, kan læses af RFID-læsere. Billetter, boarding pass og så videre er de mest oplagte øjeblikkelige anvendelser af sådan teknologi, men der er ingen ende på mulighederne. Slidbar elektronik, fleksible sensorer og skærme, og selv elektroniske tatoveringer kan alle blive almindelige i den nærmeste fremtid.

4. Kamerasensorer

Graphen er meget mere lysfølsomt end det silicium, der i øjeblikket anvendes i billeddannelsesfølere af digitale kameraer. Dette åbner mulighed for bedre kameraer, der fungerer godt i svagt lysforhold, hvilket er gode nyheder for stort set alle fotografer og videografer. (Nokia arbejder endda på en smartphone, der har en grafenbaseret kamerasensor, der lover at være mindre energiintensive og meget billigere end nuværende kameraer.)

Kameralinsen
Billedkredit: Billion Photos via Shutterstock

Den høje gennemsigtighed af grafen - det giver omkring 97, 7 procent af lyset gennem - åbner også potentialet for 3D-kameraer og til kameraer, hvor billedfokus kan justeres senere. Flere lag af grafen kan arrangeres, så billeder kan fanges med forskellige fokuspunkter, og fokus kan justeres, når billedet er taget.

5. Forbedrede højttalere

De højttalere, vi bruger i dag, er afhængige af mekaniske dele, som vibrerer for at skabe lyd. Det betyder, at der skal være nok fysisk plads til, at disse dele kan bevæge sig rundt, og det begrænser, hvordan små højttalere kan være, og hvor højttalere kan placeres.

Forskere i Korea har brugt princippet om termoakustik - producerer lyd ved hurtigt at opvarme og afkøle et materiale - for at lave højttalere fra et grafen-luftgel, der er tynde og ikke vibrerer. Sådanne højttalere ville være ideelle til mobile enheder og kunne også nemt installeres i vægge eller flatscreen-tv'er.

Der er ikke noget tegn på, at et produkt kommer til markedet helst snart, men det er en spændende udvikling med mange muligheder for at omdanne lydens verden.

6. stærkere berøringsskærme

Fordi grafen er næsten helt gennemsigtig, kan den bruges på glas, og en potentiel brug er at styrke berøringsskærmen på vores smartphones.

Graphene er stærkere end diamant og en skærm belagt med den ville være næsten uforgængelig - eller i det mindste ville ikke bryde, når den glider ud af din hånd. Tørt glas har selvfølgelig flere andre anvendelser, og de andre egenskaber ved grafen betyder, at smarte vinduer og forruder også er reelle muligheder.

Telefon med krakket skærm
Billedkredit: Thavon Phumijan via Shutterstock

Graphene holder også løftet om fleksible skærme, der vil bøje frem for at bryde. I mellemtiden er der et par ting, du kan gøre 7 Praktiske ting, du skal gøre, efter at du har sprængt din smartphones skærm. 7 Praktiske ting, du skal gøre, efter at du har sprængt din smartphones skærm. Måske gik en runaway elefant på din nyligt faldne telefon på en parkeringsplads ved siden af den lokale zoo. Læs mere, hvis din telefons skærm bryder.

7. Sportsudstyr

Graphen er ekstremt lys og ekstremt stærk, to egenskaber, der er yderst ønskelige i sportsudstyr, og i de fleste sportsgrene er enhver vægt, der bliver barberet af udstyr, lig med en konkurrencemæssig fordel. Cykling er den mest oplagte, hvor high-end cykler allerede bruger letvægts carbon fiber.

Graphene kombineret judiciously med carbon fiber kan sænke vægten endnu mere, mens du opretholder styrke. Dassi, en britisk virksomhed, har produceret en cykelramme indeholdende graphen, der vejer kun 750 gram og håber at få det ned til 350 gram i den nærmeste fremtid.

Men du kan også forestille dig, hvordan dette kan virke i forskellige områder af teknologiske verden, hvor brugerne hele tiden bliver wowed af den næste telefon, laptop eller kamera, der er stærkere, lettere og tyndere end dem før. Og hvis grafenproduktionen viser sig at være billigere, endnu bedre.

Graphene og fremtiden

Ovennævnte er blot nogle af de mulige anvendelser af graphene, dem du sandsynligvis har i dine hænder i den nærmeste fremtid, men der er også en bred vifte af potentielle industrielle og medicinske anvendelser, der kan være lige så revolutionerende.

Det skal ses, om graphen vil leve op til de høje forventninger, vi har lagt på det. Det kan være, at nogle produktionsproblemer forbliver uoverstigelige, eller at omkostningerne gør nogle af ovenstående anvendelser upraktiske, men hvis en del af sit potentiale kan realiseres, vil det revolutionere den verden, vi lever i.

Forventer du snart at se grafeneprodukter på markedet? Hvilke applikationer spænder dig mest? Lad os venligst vide i kommentarfeltet nedenfor.

Billedkredit: BONNINSTUDIO via Shutterstock.com

In this article