Последние данные о графене⁠⁠

Если вам удобнее смотреть видео, то в конце поста вас ждет чуть более подробный ролик на эту же тему.

Если вы еще не слышали о графене, то вот вам вкратце: графен – материал XXI века, материал, который в скором будущем может совершить промышленную революцию. Открытие графена считается настоящим революционным событием, которое позволит многое изменить в нашей жизни. Этот материал обладает настолько уникальными физическими свойствами, что в корне меняет представление человека о природе вещей и веществ.

Графен представляет собой двухмерный кристалл. Его структура является гексагональной решеткой, состоящей из атомов углерода.

Выглядит это примерно так:

Найти этот элемент можно в карандаше. Его графитовый стержень состоит из множества слоев графена. Дело в том, что, несмотря на прочность составляющих стержень слоев, между ними существуют весьма слабые связи. Они очень легко распадаются при соприкосновении с бумагой, оставляя след при письме.

Впервые графен был получен нашими учеными, эмигрировавшими на запад, Константином Новоселовым и Андреем Геймом. За что, кстати, получили Нобелевскую премию

Константин Новоселов демонстрирует способ, которым был получен графен: тонкие слои графита помещают между липкими лентами и отщепляют раз за разом плёнки графита, пока не будет получен достаточно тонкий слой (среди многих плёнок могут попадаться и однослойные, которые и представляют интерес).

Графен интересен тем, что применять его можно почти в любой области из-за его невероятных свойств.

1. Высокая прочность

Учёные Нью-Йоркского университета обнаружили и доказали, что два слоя графена по прочности равны алмазу.

Материал, получившийся из двух слоёв графена, назвали диаменом. Он отличается неповторимой гибкостью и лёгкостью, а с виду в обычном состоянии напоминает фольгу.

Временную твердость, равную алмазу, диамен приобретает, если к нему применить механическую силу в условиях комнатной температуры.

В будущем это открытие может дать толчок к созданию бронежилетов нового типа: незаметных тонких и лёгких.

2. Очень легкий

В Китае недавно был создан аэрогель из графена.

он в 7,5 раз легче воздуха и приблизительно в 1000 раз менее плотный, чем вода. Из всех аэрогелей графеновый наименее плотный и считается одним из самых легких твердых материалов на Земле.

известно, что полученный аэрогель способен выдержать вес, в 6000 раз превышающий собственный.

Что касается экономической стороны вопроса, создатели подчеркивают, что производство такого графенового аэрогеля не требует крупных затрат, однако при этом отдача от него может быть суперэффективной. К примеру, абсорбирующие современные материалы, которые в настоящее время применяются для сбора нефти, могут поглощать объем, в 10 раз превышающий их массу. У нового материала этот показатель заметно выше – 1 грамм поглощает 68,8 грамма органики в секунду.

3. Электропроводимость

В настоящее время работа над графен-полимерным аккумулятором ведется исследователями многих стран. Значительных успехов достигли в этом вопросе испанские ученые. Аккумулятор, созданный ими, имеет энергоемкость, в сотни раз превышающую подобный показатель у уже существующих батарей. Используют его для оснащения электромобилей. Машина, в которой установлен графеновый аккумулятор, может проехать без остановки тысячи километров. На подзарядку электромобиля при полной разрядке аккумулятора понадобится не более 8 минут.

4. Отличный фильтр

В настоящее время по подсчетам ООН, «дефицит воды затрагивает более 40% мирового населения и, по прогнозам, будет расти».

Фильтры на основе графена вполне могли бы стать решением.

Как выяснили ученые, графеновая пленка оказалась 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.

Далеко продвинулись в этом направлении ученые из манчестерского университета: они смогли разработать масштабируемые сита из оксида графена для фильтрации морской воды.

Между прочим, фонд Билла и Мелинды Гейтс выделил грант в размере 100 тысяч долларов на «разработку новых композитных эластичных материалов для презервативов, включающих наноматериалы типа графена».

5. В медицинских исследованиях графен демонстрирует противораковые свойства.

Команда исследователей из Университета Манчестера в во главе с Майклом Лизанти опубликовали статью, посвящённую тому, как окись графена выборочно поражает стволовые клетки, относящиеся к категории раковых, при этом не оказывая токсичного эффекта на здоровые клетки.

Во время исследования учёные оценили эффекты графена при шести разных видах рака: молочной железы, лёгких, поджелудочной железы, простаты, яичников и головного мозга. Во всех случаях получен положительный результат. Предполагается, что в будущем у нас будет новый эффективный метод лечения многих видов рака, у которого будет гораздо меньше побочных эффектов, чем у современных видов лечения онкологических заболеваний.

Несмотря на имеющиеся сложности в производстве графена, я уверен, что его глобальное внедрение – лишь вопрос времени. В истории уже был случай создания «чудо-материала» - пластмасса. Куда ни глянь – все вокруг сделано с помощью пластика. Его применяют буквально везде, в любом месте! Когда то же самое произойдет с графеном, мы будем жить в совершенно другом мире.

Источники информации:
Интервью Константина Новоселова
Диамен
Аэрогель
Графеновый аккумулятор
Фильтрационные свойства,
и еще про них
Грант от фонда Билла и Мелинды Гейтс
Противораковые свойства