18:04
Comentarii Adauga Comentariu

_ Grafenul este un supermaterial dovedit, dar fabricarea formei versatile de carbon la scară utilizabilă rămâne o provocare

_ Grafenul este un supermaterial dovedit, dar fabricarea formei versatile de carbon la scară utilizabilă rămâne o provocare

„Viitoarele cipuri pot fi de 10 ori mai rapide, totul datorită grafenului”; „Grafenul poate fi utilizat în detectarea COVID-19”; și „Grafenul permite bateriilor să se încarce de 5 ori mai repede” – acestea sunt doar câteva titluri dramatice recente care laudă posibilitățile grafenului. Grafenul este un material incredibil de ușor, puternic și durabil, format dintr-un singur strat de atomi de carbon. Cu aceste proprietăți, nu este de mirare că cercetătorii au studiat moduri în care grafenul ar putea avansa știința și tehnologia materialelor timp de decenii.

Nu știu niciodată la ce să mă aștept când le spun oamenilor că studiez grafenul – unii nu au auzit niciodată de acesta, în timp ce alții au văzut o versiune a acestor titluri și întreabă inevitabil: „Deci, care este holdup?”

Grafenul este un material fascinant, așa cum sugerează titlurile senzaționale, dar abia începe să fie folosit. în aplicațiile din lumea reală. Problema nu constă în proprietățile grafenului, ci în faptul că este încă incredibil de dificil și costisitor de produs la scară comercială.

Ce este grafenul?

Grafenul este definit cel mai simplu ca fiind un singur strat de atomi de carbon legați împreună într-o structură hexagonală, sub formă de foi. Vă puteți gândi la grafenul pur ca la o foaie groasă de un strat de hârtie absorbantă de carbon care se întâmplă să fie cel mai puternic material de pe Pământ.

Grafenul vine de obicei sub forma unei pulberi făcute din foi mici, individuale. care au aproximativ diametrul unui grăunte de nisip. O foaie individuală de grafen este de 200 de ori mai rezistentă decât o bucată de oțel la fel de subțire. Grafenul este, de asemenea, extrem de conductiv, ține împreună până la 1.300 de grade Fahrenheit (700 C), poate rezista la acizi și este flexibil și foarte ușor.

Din cauza acestor proprietăți, grafenul ar putea fi extrem de util. Materialul poate fi folosit pentru a crea electronice flexibile și pentru a purifica sau desaliniza apa. Și adăugarea a doar 0,03 uncii (1 gram) de grafen la 11,5 lire (5 kilograme) de ciment crește rezistența cimentului cu 35%.

De la sfârșitul anului 2022, Ford Motor Co., cu care am a lucrat ca parte a cercetării mele de doctorat, este una dintre singurele companii care utilizează grafenul la scară industrială. Începând din 2018, Ford a început să producă plastic pentru vehiculele sale, care conținea 0,5% grafen, crescând rezistența plasticului cu 20%.

Cum se face un supermaterial

Grafenul este produs în două principale. moduri care pot fi descrise fie ca proces de sus în jos, fie de jos în sus.

Prima foaie de grafen din lume a fost creată în 2004 din grafit. Grafitul, cunoscut sub numele de mine de creion, este compus din milioane de foi de grafen stivuite una peste alta. Sinteza de sus în jos, cunoscută și sub numele de exfoliere cu grafen, funcționează prin îndepărtarea celor mai subțiri straturi posibile de carbon din grafit. Unele dintre cele mai vechi foi de grafen au fost realizate folosind bandă de celofan pentru a îndepărta straturile de carbon dintr-o bucată mai mare de grafit.

Problema este că forțele moleculare care țin împreună foile de grafen în grafit sunt foarte puternice și este greu să desprinzi cearșafurile. Din această cauză, grafenul produs prin metode de sus în jos are adesea multe straturi groase, are găuri sau deformații și poate conține impurități. Fabricile pot produce câteva tone de grafen exfoliat mecanic sau chimic pe an, iar pentru multe aplicații, cum ar fi amestecarea acestuia în plastic, grafenul de calitate inferioară funcționează bine.

Grafenul exfoliat de sus în jos este departe de a fi perfect, iar unele aplicații au nevoie de acea foaie unică de carbon.

Sinteza de jos în sus formează foile de carbon câte un atom în decurs de câteva ore. Acest proces – numit depunere de vapori – le permite cercetătorilor să producă grafen de înaltă calitate, care are o grosime de un atom și o lungime de până la 30 inci. Acest lucru produce grafen cu cele mai bune proprietăți mecanice și electrice posibile. Problema este că, cu o sinteză de jos în sus, poate dura ore pentru a obține chiar și 0,00001 grame - nu este suficient de rapid pentru orice utilizare la scară largă, cum ar fi electronice flexibile cu ecran tactil sau panouri solare, de exemplu.

Deci, care este reținerea?

Metodele actuale de producție de grafen, atât de sus în jos, cât și de jos în sus, sunt costisitoare, precum și consumă multă energie și resurse și pur și simplu produc prea puțin produs, prea lent.

Unele companii produc grafen și îl vând cu 60.000 până la 200.000 USD pe tonă. Există un număr limitat de utilizări care au sens la aceste costuri ridicate.

Deși cantități mici de grafen de sus în jos sau de jos în sus pot satisface nevoile cercetătorilor, pentru companii chiar și doar procesul de prototipare a unui noul material, aplicare sau proces de fabricație necesită multe kilograme de pulbere de grafen sau sute de foi de grafen și mult timp și efort. Au fost necesare investiții semnificative și mai mult de patru ani de studiu, dezvoltare și optimizare înainte ca grafenul să ajungă pe linia de producție la Ford.

Producția actuală abia poate acoperi experimentarea, cu atât mai puțin utilizarea pe scară largă.

Îmbunătățirea producției

Pentru un material care există doar din 2004, s-au făcut multe progrese în extinderea producției și implementării grafenului.

Există indicii că grafenul este începând să pătrundă la nivel comercial. Există un număr mare de startup-uri legate de grafen care se uită la o gamă largă de utilizări, de la stocarea energiei la compozite și la stimularea nervilor. Companii majore, cum ar fi Tesla, LG și gigantul chimic BASF, investighează, de asemenea, modul în care ar putea fi utilizat grafenul, în bateriile reîncărcabile, electronice flexibile sau portabile și materiale de ultimă generație.

Grafenul este pregătit pentru o descoperire care va reduce costurile și va crește scara producției, iar acesta este un domeniu de cercetare academică intensă. O nouă tehnică descoperită în 2020, numită încălzire flash joule, este deosebit de promițătoare. Cercetătorii au arătat că trecerea unor cantități mari de electricitate prin orice sursă de carbon reorganizează legăturile carbon-carbon într-o structură de grafen. Folosind acest proces, este posibil să se producă multe kilograme de grafen de înaltă calitate la un cost relativ scăzut din orice material care conține carbon, cum ar fi cărbunele sau chiar gunoiul. O companie numită Universal Matter Inc. comercializează deja procesul.

Odată ce costul grafenului scade, vor urma aplicațiile comerciale. Apetitul pentru grafen este uriaș, dar va dura ceva timp până când acest material își va atinge potențialul.

Acest articol este republicat din The Conversation sub o licență Creative Commons. Citiți articolul original.


(Fluierul)


Linkul direct catre Petitie

CEREM NATIONALIZAREA TUTUROR RESURSELOR NATURALE ALE ROMANIEI ! - Initiativa Legislativa care are nevoie de 500.000 de semnaturi - Semneaza si tu !

Comentarii:


Adauga Comentariu



Citiți și cele mai căutate articole de pe Fluierul:

_ Elon Musk NU se va alătura consiliului de administrație al Twitter: CEO-ul spune „Cred că acest lucru este cel mai bine”

_ Creșterea „mufăcăniei disociative”: influențerii poartă un aspect „cu fața moartă” pentru a părea detașați

_ William și Kate arată în formă de navă în timp ce își schimbă ținutele pentru a se îmbarca la bordul unui iaht la regata de vele

_ Inculpatul Harris � Achitat �n procesul Whitmer � A luat apărarea și a spus că credea că merge la bere �n noaptea �n care a fost arestat

_ Cum au reușit „nevaccinatul“

_ Economia SUA a pierdut de fapt 2,5 milioane de locuri de muncă �n ianuarie � Raportat ca un �c�știg� de 517.000

_ Mișcarea de secesiune face progrese în a convinge județele din estul Oregon să se separe de statul lor de trezire și să devină parte a Idaho

_ Vizualizarea marjelor de profit de neegalat ale Tesla

_ Imagini devastatoare apar după un cutremur cu magnitudinea de 7,8 în Turcia

_ Interdicția SUA asupra utilizatorilor de oală care dețin arme este considerată neconstituțională

_ Câștigătorul Grammy John Legend lansează o nouă platformă NFT pentru muzică și artă

Ce să mai zici? Papa Francisc: 'Oamenii cu înclinații homosexuale sunt copii ai lui Dumnezeu. Dumnezeu îi iubește și îi însoțește!'

_ Disney lansează emisiunea pentru copii �Proud Family� pentru copii � Radical Children�s Show �mpinge marxismul BLM, rasismul anti-alb și reparațiile (VIDEO)

_ Șapte puncte despre investiția în apele perfide

_ Carnea falsă eșuează: vânzările se prăbușesc dincolo de carne, alimente imposibile, deoarece 20% din personal au fost concediați

_ Proprietar �n v�rstă de 90 de ani al magazinului emblematic de bomboane din New York, bătut cu brutalitate de bandiți, arestați

_ Urmăriți: Hoții conduc prin mall într-un Audi negru furat după ce au jefuit un magazin de electronice

_ China reacționează cu „nemulțumire puternică” după ce SUA a doborât balonul spion

_ CIO Hedge Fund: „Balonul cu heliu al Chinei este o distragere a atenției: riscurile reale sunt în afara radarului”

_ Misiune indeplinita!

_ De ce 0DTE este atât de important și de ce VIX este acum lipsit de sens

_ O întoarcere la „Nebunia care plesnește capul”? Cântărețul miliardar al fondului speculativ avertizează că „piața ursului nu s-a încheiat încă”

_ Florence Pugh și Cate Blanchett câștigă la Critics' Circle Film Awards

_ Dale Moss spune că nu are „nimic decât dragoste” pentru fosta logodnică Clare Crawley după recenta căsătorie

_ Carnea falsă eșuează: vânzările se prăbușesc dincolo de carne, alimente imposibile, deoarece 20% din personal au fost concediați

_ „Este dezinformare”: Trump și foști oficiali reclamă raportul anonim despre baloanele spion chineze sub supravegherea lor

_ Site-ul de producție de drone proiectat de Iran va fi construit în interiorul Rusiei

_ Interviu istoric - Fostul premier al Israelului dezvăluie detaliile negocierilor Rusia-Ucraina: 'SUA, Germania și Franța au blocat acordul. Au fost 17 drafturi'

_ Premiile Grammy 2023: Anitta se prezintă într-o rochie neagră în cascadă cu texturi mixte

_ Premiile Grammy 2023: Sam Smith întoarce capetele în haină roșie de teatru în timp ce Kim Petras uimește în mini roșu

_ Keke Palmer le dorește fanilor săi o „duminică fericită din partea mea și a cucuiului” în timp ce își arată stomacul

_ Șefa UFC, Dana White, uită numele lui Islam Makhachev înainte de lupta UFC 284 împotriva lui Alex Volkanovski

_ Internetul din Italia a fost restabilit după o întrerupere la nivel național; Rapoarte despre un atac global ransomware

_ Megxit 2.0: Prințesa Eugenie ar putea să-i urmeze pe Prințul Harry și Meghan Markle în California. susțin prietenii

_ Ford și-a vândut aproape toată participația la Rivian anul trecut

_ Agenda climatică a administrației Biden va deteriora două treimi din conturile de pensionare din SUA: Kobach

_ Texas: Peste 35.000 de clienți din Austin Energy �NCĂ FĂRĂ curent după furtuna de gheață de săptăm�na trecută

_ Mama a folosit o racletă de siguranță de 7 dolari de la Bunnings pentru a scăpa de reziduurile de săpun de pe paravanul ei de duș de sticlă

_ Important pentru pensionarii care au optat pentru plata pensiei pe card. Ce comisioane percep băncile din România

_ The Last Of Us: Ellie Williams îl salvează pe Joel Miller împușcându-l pe atacator după ce a fost împușcat în călătorie

_ Am numit-o pe fiica mea Bambi ca Molly-Mae Hague

_ SPOILER: „Bună”, a spus ea, în timp ce își antrena Taserul pe Tommy Lee... propria ei bucată de iad sfânt

_ ANDREW PIERCE: O farsă de la Westminster - cu Dom și Boris în rolurile principale

_ Noi solicitări pentru Regatul Unit să renunțe la legile europene privind drepturile omului pentru a prelua controlul asupra granițelor sale

_ Zece orașe fantomă redescoperite de turiști: de la metropola mongolă la satul medieval din Italia

_ Kyrie Irving este schimbat la Dallas Mavericks și își unește forțele cu Luka Doncic de la Brooklyn Nets

_ Cât de strânsă prietenie dintre Sasha Walpole și Prințul Harry a dispărut după o întâlnire ilegală pe teren

_ Ea este creierul modei din spatele Sex And The City și Emily In Paris

_ Jamie Carragher sugerează că Erling Haaland a făcut o EROARE s-a alăturat lui Man City

_ Sfaturile de curse ale lui Robin Goodfellow: Cele mai bune pariuri pentru luni, 6 februarie

_ DR MAX PEMBERTON: Conform testului, și eu am ADHD. Ridicol!

_ Zara din Insula Iubirii insistă că nu are regrete, în ciuda sărutului lui Tom

_ Megan Fox este o Jessica Rabbit modernă, în timp ce se alătură lui Machine Gun Kelly la gala pre-GRAMMY a lui Clive Davis

_ Daniel Johns și iubita DJ participă la concertul Red Hot Chilli Peppers

_ Antonio Conte îl sună pe Harry Kane pentru a-l felicita că a devenit principalul marcator al lui Tottenham

_ Peru prelungește starea de urgență după luni de proteste mortale

_ Mamici din SUA s-au lovit de bâtă de cricket în episodul Bluey al programului TV pentru copii

_ Netflix încheie un parteneriat cu GM pentru a include vehicule electrice pe titlurile sale

_ Efectele negative pe termen lung ale ESG vor fi catastrofale

_ Realitatea dură se ascunde în timp ce antrenorul Angliei Steve Borthwick se confruntă cu o operațiune uriașă de salvare


Pag.1 Pag.2 Pag.3 Pag.4 Pag.5 Pag.6 Pag.7
Pag.8 Pag.9 Pag.10 Pag.11 Pag.12 Pag.13 Pag.14 Pag.15
Pag.16 Pag.17 Pag.18 Pag.19 Pag.20 Pag.21 Pag.22 Pag.23
Pag.24 Pag.25 Pag.26 Pag.27 Pag.28 Pag.29 Pag.30 Pag.31
Pag.32 Pag.33 Pag.34 Pag.35

Nr. de articole la aceasta sectiune: 2100, afisate in 35 pagini.