Что такое графен и чем он интересен

Автор: , 21.05.2014, 09:30

Не так давно компания Samsung объявила о том, что её учёные открыли недорогой способ массового производства графена. В данном материале мы попытаемся рассказать, что такое графен и почему его принято называть «материалом будущего».

Что такое графен и чем он интересен

Не так давно компания Samsung объявила о том, что её учёные открыли недорогой способ массового производства графена. В данном материале мы попытаемся рассказать, что такое графен и почему его принято называть «материалом будущего».

Что такое графен?

Графен — это двумерная аллотропная форма углерода, в которой объединённые в гексагональную кристаллическую решётку атомы образуют слой толщиной в один атом. Графен был открыт в 2004 году двумя выходцами из России — Андреем Геймом и Константином Новосёловым — которые, как это часто бывает, не смогли реализовать свой научный потенциал в родной стране и уехали работать в Нидерланды и Великобританию соответственно. За открытие графена Гейм и Новосёлов в 2010 году получили Нобелевскую премию по физике.

Что такое графен и чем он интересен-2
Открыватели графена Андрей Гейм и Константин Новосёлов

Чем он интересен?

Необычные свойства графена сулят этому материалу блестящее будущее. Мы перечислим лишь некоторые из них, которые на наш взгляд, представляют максимальный интерес.

Начнём с механических свойств. Графен обладает очень высокой прочностью. Лист графена площадью в один квадратный метр (и толщиной, напомним, всего лишь в один атом!) способен удерживать предмет массой 4 килограмма. Вследствие двумерной структуры, графен является очень гибким материалом, что в будущем позволит использовать его, например, для плетения нитей (при этом тоненькая графеновая «верёвка» по прочности будет аналогична толстому и тяжёлому стальному канату). Кроме того, в определённых условиях графен способен сам «залечивать» «дырки» в своей кристаллической структуре.

Графен — это материал с очень высокой проводимостью электричества и тепла, что делает его идеальным для применения в различных электронных устройствах, особенно если впомнить о его гибкости и полной оптической прозрачности. Уже были изготовлены экспериментальные солнечные батареи, в которых графен используется в качестве замены сравнительно дорогого селенида индия. При этом «графеновые» солнечные батареи демонстрируют более высокую эффективность.

Что такое графен и чем он интересен-3
Гибкая подложка с графеновыми электродами

Ещё одно возможное применение графена — создание гибкой электроники и, в частности, гибких дисплеев. Сейчас в экранах (как жидкокристаллических, так и OLED) в качестве прозрачного проводника используется оксид индия-олова, который относительно дорог и при этом хрупок. В этом смысле высокая прочность и гибкость графена делают его идеальным кандидатом на замену. Широкое распространение графена наверняка даст хороший стимул развитию носимой электроники, поскольку позволит встраивать чипы в одежду, бумагу и другие повседневные вещи.

Что такое графен и чем он интересен-4
Тестовая пластина с «графеновыми» чипами IBM

Графен также рассматривается в качестве перспективного материала для создания полевых транзисторов, что открывает широкие возможности по миниатюризации электроники. Например, в последнее время принято говорить о том, что знаменитый «закон Мура» скоро себя исчерпает, поскольку классический кремниевый транзистор нельзя уменьшать бесконечно. В то же время транзисторы, в которых используется графен, можно сделать очень небольшими без потери полезных свойств. Компания IBM уже объявила о создании интегральных схем на основе графеновых транзисторов, которые к тому же способны бесперебойно работать при температурах до 128 градусов Цельсия.

Что такое графен и чем он интересен-5
Схема работы графенового фильтра

Также графеновая плёнка, как оказалось, является отличным фильтром для воды, поскольку она пропускает молекулы воды и при этом задерживает все остальные. Возможно, в будущем это поможет снизить стоимость опреснения морской воды. Несколько месяцев назад компания Lockheed Martin представила графеновый фильтр для воды под названием Perforene, которые, по утверждению производителя, на 99% снижает энергетические затраты на опреснение.

Наконец, не можем не отметить, что благотворительный Фонд Билла и Мелинды Гейтс в прошлом году выделил грант в размере 100 тысяч долларов на «разработку новых композитных эластичных материалов для презервативов, включающих наноматериалы типа графена».

В сухом остатке

У каждой эпохи есть своё ключевое открытие, которое задаёт темпы и направление прогресса на много лет вперёд. Например, металлургия стала основой промышленной революции, а изобретение полупроводникового транзистора в XX веке сделало возможным появление современного мира в том виде, каким мы его знаем. Станет ли графен таким чудо-материалом XXI века, который позволит создавать устройства, о которых мы сейчас и не догадываемся? Вполне может быть. Пока же нам остаётся только с интересом следить за исследованиями в этой области.

Поделиться

Ваш комментарий
9 комментариев
TVGx гаджетоман (92 комментария)
21 мая 2014 г. 11:48:24 #

Спасибо Павел, приятно почитать статью. Как бы ничего нового, но всё разложено по полочкам.

Ответить
TVGx
0
Lif старожил (273 комментария)
21 мая 2014 г. 12:41:45 #

Графен может быть использован как смазка между миниатюрными движущимися частями - например, микродвигатель, где обычные виды смазки скорее склеивают детали, а не уменьшают трение.

Ответить
Lif
0
Kit3552 читатель (17 комментариев)
21 мая 2014 г. 14:28:11 #

дякую, було цікаво прочитати.

Ответить
Kit3552
0
Ton старожил (197 комментариев)
21 мая 2014 г. 18:43:18 #

Спасибо за статью, интересно.

Ответить
Ton
0
Cez гагаджетоман (1426 комментариев)
23 мая 2014 г. 19:02:18 #

Первое, замеченное мною, появление графена в потребительских товарах - теннисные ракетки от австрийской фирмы HEAD, почти 1,5 года назад: https://www.youtube.com/watch?v=S-tcp630D28

Ответить
Cez
0
prostosuper старожил (449 комментариев)
24 мая 2014 г. 9:38:59 #

http://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=4386556

Ответить
prostosuper
0
Cez гагаджетоман (1426 комментариев)
24 мая 2014 г. 9:59:09 #

?

Ответить
Cez
0
prostosuper старожил (449 комментариев)
24 мая 2014 г. 11:13:13 #

Ютуб = это не весь Мир.

Ответить
prostosuper
0
Cez гагаджетоман (1426 комментариев)
26 августа 2014 г. 4:02:00 #

Ничто не весь мир, кроме всего мира.

Ответить
Cez
0