De afgelopen jaren is er veel aandacht besteed aan het supermateriaal grafeen. Maar wat is grafeen? Stel je een stof voor die 200 keer sterker is dan staal, maar 1000 keer lichter dan papier.
In 2004 ‘speelden’ twee wetenschappers van de Universiteit van Manchester, Andrei Geim en Konstantin Novoselov, met grafiet. Ja, hetzelfde vind je op de punt van een potlood. Ze waren nieuwsgierig naar het materiaal en wilden weten of het in één laag verwijderd kon worden. Dus vonden ze een ongebruikelijk hulpmiddel: ducttape.
“Je legt [de tape] over grafiet of mica en trekt dan de bovenste laag eraf”, legde Heim uit aan de BBC. Grafietvlokken vliegen van de tape. Vouw vervolgens de tape dubbel en lijm deze op het bovenste vel, en scheid ze vervolgens weer. Vervolgens herhaal je dit proces 10 tot 20 keer.
“Elke keer vallen de vlokken uiteen in dunnere en dunnere vlokken. Uiteindelijk blijven er zeer dunne vlokken op de band achter. Je lost de tape op en alles lost op.”
Verrassend genoeg deed de tapemethode wonderen. Dit interessante experiment leidde tot de ontdekking van enkellaagse grafeenvlokken.
In 2010 ontvingen Heim en Novoselov de Nobelprijs voor de Natuurkunde voor hun ontdekking van grafeen, een materiaal dat bestaat uit koolstofatomen gerangschikt in een hexagonaal rooster, vergelijkbaar met kippengaas.
Een van de belangrijkste redenen waarom grafeen zo geweldig is, is de structuur ervan. Een enkele laag ongerept grafeen verschijnt als een laag koolstofatomen gerangschikt in een hexagonale roosterstructuur. Deze honingraatstructuur op atomaire schaal geeft grafeen zijn indrukwekkende sterkte.
Grafeen is ook een elektrische superster. Bij kamertemperatuur geleidt het elektriciteit beter dan welk ander materiaal dan ook.
Weet je nog die koolstofatomen die we bespraken? Welnu, ze hebben elk een extra elektron, een pi-elektron. Dit elektron beweegt zich vrij, waardoor het met weinig weerstand geleiding door meerdere lagen grafeen kan geleiden.
Recent onderzoek naar grafeen aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT) heeft iets bijna magisch ontdekt: wanneer je twee lagen grafeen een klein beetje (slechts 1,1 graden) uit de lijn draait, wordt het grafeen een supergeleider.
Dit betekent dat het elektriciteit kan geleiden zonder weerstand of warmte, wat opwindende mogelijkheden opent voor toekomstige supergeleiding bij kamertemperatuur.
Een van de meest verwachte toepassingen van grafeen is in batterijen. Dankzij de superieure geleidbaarheid kunnen we grafeenbatterijen produceren die sneller opladen en langer meegaan dan moderne lithium-ionbatterijen.
Sommige grote bedrijven zoals Samsung en Huawei zijn deze weg al ingeslagen, met als doel deze vooruitgang in onze dagelijkse gadgets te introduceren.
“In 2024 verwachten we dat er een reeks grafeenproducten op de markt zal zijn”, zegt Andrea Ferrari, directeur van het Cambridge Graphene Centre en onderzoeker bij het Graphene Flagship, een initiatief van European Graphene. Het bedrijf investeert 1 miljard euro in gezamenlijke projecten. projecten. De alliantie versnelt de ontwikkeling van grafeentechnologie.
De onderzoekspartners van het vlaggenschip maken al grafeenbatterijen die 20% meer capaciteit en 15% meer energie leveren dan de beste energierijke batterijen van vandaag. Andere teams hebben op grafeen gebaseerde zonnecellen gemaakt die 20 procent efficiënter zijn in het omzetten van zonlicht in elektriciteit.
Hoewel er enkele vroege producten zijn die het potentieel van grafeen hebben benut, zoals Head-sportapparatuur, moet het beste nog komen. Zoals Ferrari opmerkte: “We praten over grafeen, maar in werkelijkheid hebben we het over een groot aantal opties die worden bestudeerd. Het gaat de goede kant op.”
Dit artikel is bijgewerkt met behulp van kunstmatige intelligentietechnologie, op feiten gecontroleerd en bewerkt door HowStuffWorks-redacteuren.
Fabrikant van sportartikelen Head heeft dit geweldige materiaal gebruikt. Hun Graphene XT-tennisracket beweert 20% lichter te zijn bij hetzelfde gewicht. Dit is werkelijk revolutionaire technologie!
`;t.byline_authors_html&&(e+=`作者:${t.byline_authors_html}`),t.byline_authors_html&&t.byline_date_html&&(e+=” | “),t.byline_date_html&&(e+=t.byline_date_html);var i=t.body_html .replaceAll('”pt','”pt'+t.id+”_”); return e+=`\n\t\t\t\t
Posttijd: 21 november 2023