News powiązane z grafen

Zespół pod kierunkiem prof. Mariusza Zdrojka z Wydziału Fizyki Politechniki Warszawskiej chce wprowadzić na rynek materiał, który będzie tłumił szkodliwe promieniowanie mikrofalowe. – Każde urządzenie elektroniczne wytwarza pewien szum promieniowania, który może wpływać na inne urządzenia i zakłócać ich działanie. Stworzyliśmy kompozyt, który potrafi absorbować elektrosmog i nie przepuszczać dalej – wyjaśnia prof. Mariusz Zdrojek. To innowacyjne rozwiązanie, bo dziś stosowane są metalowe osłony, które tylko odbijają promieniowanie. Materiał jest w fazie testów, a za kilka miesięcy ma nastąpić jego debiut rynkowy.

grafen, grafen płatkowy, laboratorium, grafen w formie roztworu, grafen w formie proszku

Dzięki elektrodom pastowym akumulatory będzie można szybciej ładować i łatwiej recyklingować. Nad takim rozwiązaniem pracują obecnie hiszpańscy naukowcy. Ich zdaniem przyszłością rynku magazynowania energii i zasilania urządzeń oraz pojazdów będą rozwiązania hybrydowe, wykorzystujące superkondensatory na przykład w chwilach wzmożonego poboru mocy. Dzięki nim uda się wydłużyć zasięg oraz zwiększyć żywotność ogniw w samochodach elektrycznych. Światowy rynek superkondensatorów wzrośnie w najbliższych latach ponad pięciokrotnie.

Naukowcy z centrum grafenowego na University of Cambridge odkryli, że dyski twarde pokryte grafenem mogą mieć nawet 10-krotnie większą pojemność niż stosowane obecnie. Zastąpienie grafenem powłoki węglowej między talerzem a głowicą zmniejsza dwukrotnie tarcie i zwiększa odporność na korozję. Może to doprowadzić do rozwoju magnetycznych pamięci masowych o ultrawysokiej gęstości. – To bardzo ważne odkrycie, które przyspieszy rozwój nowatorskich dysków twardych o dużej gęstości powierzchniowej – podkreśla dr Anna Ott z Cambridge Graphene Centre na University of Cambridge.

Inżynierowie z Uniwersytetu Manchesterskiego odkryli i scharakteryzowali nową rodzinę kwazicząsteczek zwaną fermionami Browna-Zaka, która występuje w supersieciach grafenowych. Ich zachowanie w polu magnetycznym daje nadzieję na opracowanie innowacyjnych układów elektronicznych wysokich częstotliwości. Komputery nowej generacji zbudowane dzięki temu odkryciu pozwolą szybciej i sprawniej wykonywać skomplikowane obliczenia.

Zespół naukowy z Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii opracował pionierski komputer imitujący procesy zachodzące w ludzkim mózgu. Maszyna odwzorowuje sposób funkcjonowania biologicznej sieci neuronowej, a jej analogową naturę udało się odtworzyć dzięki wykorzystaniu grafenowych tranzystorów. Technologia tego typu może zostać wykorzystana do budowy wyspecjalizowanych systemów sztucznej inteligencji.

Zespół badaczy z Uniwersytetu Arkansas opracował obwód elektryczny, który pozwoli wykorzystać ruch termiczny wewnątrz cząsteczek grafenu w procesie generowania prądu elektrycznego. Stworzenie tego układu nie tylko podważa teorię Richarda Feynmana dotyczącą ruchów termicznych wewnątrz atomów, jest także szansą na stworzenie niewielkich urządzeń elektrycznych zasilanych czystą energią o nieskończonym potencjale.

Powstały baterie samochodowe, które drastycznie skrócą czas ładowania aut elektrycznych. Do tej pory wąskim gardłem współczesnej elektroniki, w tym także elektrycznych samochodów, są przestarzałe systemy ładowania baterii oraz przechowywania energii. Bez gwałtownego przyspieszenia procesu ładowania niemożliwe będzie upowszechnienie elektryków na szeroką skalę. Pomóc mogą akumulatory od Skeleton Technologies, które można przywrócić do pełnej sprawności w kilkanaście sekund.

Era klasycznych krzemowych paneli fotowoltaicznych powoli dobiega końca. Inżynierowie pracują nad panelami kolejnej generacji, które dzięki wykorzystaniu nowych materiałów będą działać z wyższą wydajnością oraz będą bardziej odporne na warunki atmosferyczne. W kręgu zainteresowania innowatorów znajdują się panele perowskitowe. W Polsce powstaje pierwsza na świecie fabryka perowskitowych ogniw, a naukowcy z całego świata pracują nad poprawą ich wydajności i rozwiązaniem problemu szybkiej degradacji. Nadzieję na osiągnięcie tego celu daje grafen.

Odzież wykonana z grafenu może pewnego dnia uczynić ludzi kuloodpornymi. Materiał ten ma zdolność do magazynowania nieskończonych ilości energii cieplnej, przewodzi prąd, odpycha bakterie i rozprasza nadmiar wilgoci w ciele. Naukowcy z Uniwersytetu w Manchesterze opracowali prototypowe ubranie wykonane z grafenu, które pozwala na pełną kontrolę promieniowania cieplnego. Wyniki badań naukowców nad właściwościami optycznymi tego materiału znajdą zastosowanie m.in. przy zarządzaniu temperaturą satelitów krążących wokół Ziemi.

O tym, że grafen może zrewolucjonizować elektronikę mówi się od dawna. Okazuje się jednak, że dodanie go do innych tworzyw zwiększa ich sztywność i pozwala obniżyć masę, nawet o połowę. Dzięki temu grafen może być z powodzeniem wykorzystywany również w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym, a także tekstylnym. Opracowano już nową grupę materiałów o nazwie polygrene, które stosowane będą już wkrótce w branży budowlanej. Są nawet 200 razy mocniejsze od stali.

Produkty oparte na grafenie zmieniają już niemal każdą dziedzinę życia. Jest używany w produkcji smartfonów, superszybkich procesorów, supersamochodów, a nawet sprzętu sportowego. Urządzenia oparte na grafenie sprawdzą poziom nawodnienia podczas wysiłku, wykryją choćby minimalne zanieczyszczenie powietrza, zdiagnozują choroby na wczesnym etapie, mogą też być stosowane w implantach mózgowych. Biorąc pod uwagę obecne tempo rozwoju, bardzo możliwe jest, że grafen już bardzo niedługo będzie stosowany w bardzo zaawansowanych rozwiązaniach – ocenia Kostya Novoselov, laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki.

Grafen coraz częściej postrzegany jest jako materiał mogący zrewolucjonizować wiele gałęzi medycyny. Pomimo niepowodzenia polskiej spółki Nano Carbon, która miała wytwarzać ten materiał na światową skalę, produkcja grafenu na świecie wciąż rośnie. Na rynek trafia m.in. grafenowa poduszka rozgrzewająca, która pomoże wyleczyć dolegliwości bólowe w warunkach domowych. Dzięki grafenowi może powstać także zupełnie nowa metoda diagnostyki i leczenia epilepsji.

Czujniki napięcia skóry, wkładki do butów dla cukrzyków, inteligentne tekstylia, elektroniczne tatuaże mierzące rytm serca, a w przyszłości również elastyczne smartfony czy anteny do radiowej identyfikacji. To tylko niektóre z możliwych zastosowań grafenu na najbliższe 10 lat. Grafenowa rewolucja jest nieunikniona. Jej kamienie milowe określa Grafenowa Mapa Drogowa będąca częścią projektu Graphene Flagship, który w ciągu najbliższej dekady ma doprowadzić do powszechnej komercjalizacji grafenu.

Ta alotropowa odmiana węgla jest przezroczysta, elastyczna i biokompatybilna, co pozwala umieszczać zbudowane na niej czujniki bezpośrednio na skórze. Grafenowy czujnik napięcia skóry, opracowywany przez fiński instytut VTT, może pomóc m.in. w terapiach rehabilitacyjnych. Na bazie grafenu tworzone są również elektroniczne tatuaże mogące mierzyć rytm serca czy specjalne fotodetektory do błyskawicznego wykrywania infekcji u człowieka. Komercjalizacja grafenowych wynalazków może jednak potrwać nawet kilka lat.