Харандааны толбоноос олдсон графен нь дугуйн салбарыг өөрчилдөг шинэ супер материал байж болох уу?
Дөнгөж харахад графен бол энгийн материал юм. Энэ нь 0.3 нанометр зузаантай нүүрстөрөгчийн атомын нэг давхарга бөгөөд энэ сэтгүүлийн цааснаас сая дахин нимгэн юм. Гэсэн хэдий ч энэ нь гангаас 150 дахин бат бөх, 20% илүү уян хатан байдаг. Энэ нь секундэд нэг сая метрийн хурдтай цахилгааныг зэс, алтнаас илүү сайн дамжуулдаг. Энэ нь дулааныг хурдан ялгаруулдаг. Энэ нь тунгалаг бөгөөд бүрэн ус үл нэвтрүүлэх чадвартай бөгөөд 21-р зуунд 20-р зуунд нүүрстөрөгчийн файбер, 19-р зуунд гангийн нөлөөллийг үзүүлэх ёстой. Үүнийг 2003 онд нээсэн Манчестерийн их сургуулийн хоёр материал судлаач Андре Гейм, Константин Новоселов нар Нобелийн шагнал, баатар цол хүртэхэд гайхах зүйл алга. Гэхдээ энэ дугуйтай ямар холбоотой вэ?
Graphene-ийн анхны хэрэглэгчид
Графен агуулсан анхны дугуйн бүтээгдэхүүн зах зээлд гарч эхэлж байна. Vittoria нь хамгийн сүүлийн үеийн нүүрстөрөгчийн Курано обуддаа графен ашигладаг (p20-г үзнэ үү), Catlike ч үүнийг хамгийн шилдэг Mixino дуулгадаа ашигладаг. Craddock Cycles компанийн захиалгат нүүрстөрөгчийн хүрээ бүтээгч Ричард Крэддок хэлэхдээ: Одоогоор графены талаар маш их сэтгэл хөдөлж байна, гэхдээ эдгээр нь зөвхөн эхний алхамууд юм. Бүх шинэ материалын нэгэн адил түүний бүрэн боломж хараахан мэдэгдээгүй байгаа ч хамгийн их ашиг тус нь нүүрстөрөгчийг орлуулагч биш харин сайжруулалт юм. Энэ нь батлагдсан үед би үүнийг ашиглах болно.'
Манчестерийн Их Сургуулийн Үндэсний Графены Хүрээлэнгийн эрдэм шинжилгээний ажилтан Пол Уипер хэлэхдээ, Графен нь эпокси давирхайн матрицад нэмэхэд даралтыг хуваалцаж, илүү хатуу болгодог тул нийлмэл материалын механик шинж чанарыг сайжруулдаг. Гэсэн хэдий ч та тэнцвэрийг зөв тогтоох хэрэгтэй. Матрицын 10 эсвэл 20% гэх мэт их хэмжээний графен нь түүнийг үнэхээр хатуу болгох боловч хэврэг байх болно.'
Түүний хамтран ажиллагсад одоогоор сансар огторгуйн зориулалттай нийлмэл хүрээн дэх графены хэрэглээг сайжруулж байгаа бөгөөд Испанийн автомашин үйлдвэрлэгч Spania үүнийг GTA супер машины явах эд ангидаа аль хэдийн оруулсан байна. Дараа нь унадаг дугуйн хүрээ байж болох уу? "Үүнийг унадаг дугуйн жаазанд ашиглах боломжгүй ямар ч шалтгаан байхгүй бөгөөд хэн нэгэн түүн дээр аль хэдийн ажиллаж байгаа гэдэгт би итгэлтэй байна" гэж Wiper таамаглаж байна. Витториа графенд маш их итгэдэг тул мөнгөө амандаа тавьдаг. "Би таван жилийн өмнө Европ дахь анхны графен үйлдвэрүүдийн нэг болох Directa Plus-ийг үүсгэн байгуулагчтай оройн хоол идэж байхдаа би бүтээгдэхүүндээ графен ашиглах санааг олсон" гэж Витториагийн ерөнхийлөгч Руди Кампанне хэлэв. ‘Дараа нь бид хамгийн шилдэг нь байхын тулд тэдэнд хөрөнгө оруулалт хийхээр шийдсэн.’
Vittoria шинэ Qurano нүүрстөрөгчийн дугуйнд графен ашигласнаар дугуйны нүхний бат бөх байдал болон хүрээний хажуугийн хөшүүн байдлыг 30% хүртэл нэмэгдүүлсэн гэж мэдэгджээ. Гэхдээ хамгийн гол нь Кампанье Графены дулаан ялгаруулалтыг сайжруулснаар хүрээний хуримтлагдсан температурыг бууруулж, нүүрстөрөгчийн эслэг задарч эхлэх босго хэмжээнээс доогуур түвшинд байлгадаг.'
Нүүрстөрөгчид графен нэмэх нь кофендоо элсэн чихэр нэмэхтэй адил энгийн зүйл биш юм. Directa Plus нь графеныг Витториад "нано-ялтас" хэлбэрээр нийлүүлдэг бөгөөд энэ нь ердөө гурваас долоон атомын зузаантай. "Хамгийн том сорилт бол өмнөх нүүрстөрөгчийн давхаргын эпокси давирхайн үндсэн багц дахь графений бараг төгс тархалтад хүрэх явдал байсан" гэж Кампане хэлэв.
Урам зоригийн хэсэг
“Хүмүүс олон арван жилийн турш графен нь бал чулуу, нүүрс, алмаз зэрэг нүүрстөрөгчийн материалын аллотропын дотор байдаг гэж таамаглаж байсан ч хэн ч үүнийг хоёр хэмжээст давхарга болгон хэрхэн яаж хийхийг мэдэхгүй байсан” гэж Випер хэлэв. Гэйм, Новоселов нар урам зориг авсан агшинд графины олон давхаргаас бүрдэх талст бал чулууны толбоор эхэлж, наалдамхай тууз ашиглан бал чулууны зарим хэсгийг салгав. Сонирхсондоо тэд үүнийг дахин дахин хийж, эцэст нь цэвэр графен гэсэн нэг давхаргыг тусгаарлах хүртлээ. Дараа нь тэд үүнийг туршиж үзсэн.
“Ихэвчлэн материалыг нимгэн, нимгэн болгох үед шинж чанар нь мууддаг” гэж Гейм өөрөө хэлэв. ‘Гэхдээ графен хэрэглэснээр бүх зүйл сайжирч байгааг олж мэдсэн.’
Дэлхий даяарх лабораториуд одоо янз бүрийн цэвэршилттэй, янз бүрийн дээжийн хэмжээ, багцын хэмжээ бүхий графеныг олон аргаар хийдэг. Жишээлбэл, Catlike өмнөх загвараасаа 10 граммаар хөнгөн болсон Mixino дуулганыхаа бат бөх чанарыг хадгалахын тулд нано эслэгийг ашигладаг гэжээ. Бусад нь үүнийг нано тууз хэлбэрээр ашиглаж байгаа бөгөөд Samsung, Sony нар тасралтгүй хуудас хийх аргыг зохион бүтээсэн гэж мэдэгджээ. Гэхдээ гайхмаар зүйл бол энэ нь тийм ч үнэтэй биш юм. Та кг нано ялтасыг 150 фунт стерлингээс бага үнээр худалдаж авах боломжтой. Материалын олон хувилбар бий болохын хэрээр маркетингийн материалд "графен" гэдэг үгийг ашиглах нь хэрэглэгчдэд төөрөгдөл үүсгэх нь дамжиггүй. "Гафенээр сайжруулсан" бүтээгдэхүүн үнэхээр дэд бичил харуурын материалыг агуулсан эсэх, эсвэл ямар нэгэн сайн зүйл хийж байгаа эсэхийг тодорхойлоход хэцүү байх болно. Энэ бол шударга бус хүмүүсийн ашиглаж болох цоорхой юм.
'Лаборатори нь тухайн материал нь мэдэгдсэний дагуу ажиллаж байгаа эсэхийг шалгах боломжтой, гэхдээ та графен байгаа эсэхийг шалгахын тулд химийн шинжилгээ хийх шаардлагатай болно гэж Wiper хэлэв. Графен нь нүүрстөрөгчийн ихэнх хэлбэр, тэр ч байтугай нүүрсний тоосонцор дотор байдаг тул энэ нь Худалдааны тайлбар хуулийн там байж болно. Гэхдээ зөв гарт дугуйн салбарт амлалт өгөх нь асар том юм. Графений боломжит хэрэглээнд обуд, гинж, хигээс зэрэг ил гарсан хэсгүүдийн зэврэлтээс урьдчилан сэргийлэх, эсвэл нүүрстөрөгчийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд суулгасан бол графен нано утас нь цахилгаан дамжуулах эсвэл бүр өгөгдөл дамжуулах боломжтой. Энэ нь цахим шилжилт болон дугуйн компьютерт зориулсан кабелийг багасгах болно. Эсвэл энэ нь нүүрстөрөгчийн зангилаа, бүлүүр, дөрөө, гинж эсвэл гутлын уланд хүчдэл хэмжигч үүсгэж болох ба нано фибрүүд нь нарийн төвөгтэй байдлыг бууруулж, цахилгаан тоолуурын үнийг бууруулах боломжтой.
Нано алмазыг аль хэдийн графенаар бүрсэн супер тосолгооны материал бий болгосон бөгөөд энэ нь холхивчны бараг бүх үрэлтийг арилгах боломжтой бөгөөд супер тод, графенээр сайжруулсан LED-үүдийг ирэх жилээс удахгүй амлаж байна. Графен суперконденсатор нь одоо байгаа батерейнаас илүү их энерги хуримтлуулах чадвартай тул электрон шилжилтийн илүү хөнгөн эд ангиудыг бас хийх боломжтой болно. Үүнээс гадна полипропилен утаснуудад графен электродыг суулгах туршилтууд хийгдэж байгаа тул ирээдүйд хувцасны хувцаснуудад оруулах боломж ч бий. Энэ үе шатанд энэ нь таамаглал боловч таны өмсгөл, шорт ухаалаг болж, зүрхний цохилт, цусны даралт, температур, хөлрөлт, тэр ч байтугай булчингийн үйл ажиллагааг мэдрэх боломжтой. Энэ нь үнэхээр түүний хэрэглээ болон ашиг тусын хувьд хязгааргүй юм шиг санагдаж байна.
“Графен нь маш шинэ тул түүний хэрэглээ дөнгөж эхэлж байгаа нь ойлгомжтой” гэж Кампанне хэлэв. Одоо байгаа бүтээгдэхүүнүүдийн гайхалтай шинэ сайжруулалт эсвэл шинэ хэрэглээ, сайжруулалтыг гаргахын тулд олон жилийн суурь болон хэрэглээний судалгаа шаардлагатай болно. Аялал дөнгөж эхэлж байна.’
