מה זה גרפן? חומר קסום מדהים

בשנים האחרונות ניתנה תשומת לב רבה לחומר העל גרפן. אבל מה זה גרפן? ובכן, דמיינו חומר חזק פי 200 מפלדה, אבל קל פי 1000 מנייר.
בשנת 2004, שני מדענים מאוניברסיטת מנצ'סטר, אנדריי גיים וקונסטנטין נובוסלוב, "שיחקו" עם גרפיט. כן, אותו הדבר שאתה מוצא על קצה העיפרון. הם היו סקרנים לגבי החומר ורצו לדעת אם ניתן להסיר אותו בשכבה אחת. אז הם מצאו כלי יוצא דופן: סרט דביק.
"אתה מניח את [הקלטת] על גרפיט או נציץ ואז מקלפת את השכבה העליונה", הסביר היים ל-BBC. פתיתי גרפיט עפים מהסרט. לאחר מכן קפלו את הסרט לשניים והדביקו אותו לגיליון העליון, ואז הפרידו אותם שוב. לאחר מכן אתה חוזר על התהליך הזה 10 או 20 פעמים.
"בכל פעם הפתיתים מתפרקים לפתיתים דקים יותר ויותר. בסופו של דבר נשארים פתיתים דקים מאוד על החגורה. אתה ממיס את הקלטת והכל מתמוסס".
באופן מפתיע, שיטת הקלטת עשתה פלאים. הניסוי המעניין הזה הוביל לגילוי של פתיתי גרפן חד-שכבתיים.
בשנת 2010 קיבלו היים ונובוסלוב את פרס נובל לפיזיקה על גילוי הגרפן, חומר המורכב מאטומי פחמן המסודרים בסריג משושה, בדומה לחוט עוף.
אחת הסיבות העיקריות לכך שגרפן כל כך מדהים היא המבנה שלו. שכבה אחת של גרפן בתולי מופיעה כשכבה של אטומי פחמן המסודרים במבנה סריג משושה. מבנה חלת הדבש בקנה מידה אטומי זה נותן לגרפן את החוזק המרשים שלו.
גרפן הוא גם כוכב על חשמלי. בטמפרטורת החדר, הוא מוליך חשמל טוב יותר מכל חומר אחר.
זוכרים את אטומי הפחמן שדיברנו עליהם? ובכן, לכל אחד מהם יש אלקטרון נוסף שנקרא אלקטרון פי. האלקטרון הזה נע בחופשיות, ומאפשר לו להוביל הולכה דרך שכבות מרובות של גרפן עם התנגדות קטנה.
מחקר שנערך לאחרונה על גרפן במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) גילה משהו כמעט קסום: כאשר אתה מסובב מעט (רק 1.1 מעלות) שתי שכבות של גרפן מתוך יישור, הגרפן הופך למוליך-על.
זה אומר שהוא יכול להוליך חשמל ללא התנגדות או חום, מה שפותח אפשרויות מלהיבות למוליכות-על עתידית בטמפרטורת החדר.
אחד היישומים הצפויים ביותר של גרפן הוא בסוללות. הודות למוליכות המעולה שלו, אנו יכולים לייצר סוללות גרפן הנטענות מהר יותר ומחזיקות מעמד זמן רב יותר מאשר סוללות ליתיום-יון מודרניות.
כמה חברות גדולות כמו סמסונג ו-Huawei כבר נקטו בדרך זו, במטרה להכניס את ההתקדמות הללו לגאדג'טים היומיומיים שלנו.
"עד 2024, אנו מצפים שמגוון מוצרי גרפן יהיו בשוק", אמרה אנדריאה פרארי, מנהלת מרכז גרפן קיימברידג' וחוקרת בספינת הדגל של גרפן, יוזמה המנוהלת על ידי גרפן אירופי. החברה משקיעה מיליארד יורו בפרויקטים משותפים. פרויקטים. הברית מאיצה את התפתחות טכנולוגיית הגרפן.
שותפי המחקר של Flagship כבר יוצרים סוללות גרפן המספקות 20% יותר קיבולת ו-15% יותר אנרגיה מהסוללות הטובות ביותר באנרגיה גבוהה של ימינו. צוותים אחרים יצרו תאים סולאריים מבוססי גרפן, יעילים יותר ב-20% בהמרת אור השמש לחשמל.
אמנם יש כמה מוצרים מוקדמים שנצלו את הפוטנציאל של הגרפן, כמו ציוד ספורט Head, אבל הטוב ביותר עוד לפנינו. כפי שציינה פרארי: "אנחנו מדברים על גרפן, אבל במציאות אנחנו מדברים על מספר רב של אפשרויות שנבדקות. הדברים מתקדמים בכיוון הנכון".
מאמר זה עודכן באמצעות טכנולוגיית בינה מלאכותית, נבדק ונערך על ידי עורכי HowStuffWorks.
יצרנית ציוד הספורט Head השתמשה בחומר המדהים הזה. מחבט הטניס Graphene XT שלהם טוען שהוא קל יותר ב-20% באותו משקל. זו באמת טכנולוגיה מהפכנית!
`;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_body_html i=t.byline_t.body_html); .replaceAll('"pt','"pt'+t.id+”_”); החזר e+=`\n\t\t\t\t