Графен применение: Уникальное вещество и его применения – Наука – Коммерсантъ

как использование графена изменит нашу жизнь — РТ на русском

Короткая ссылка

19 марта 2018, 22:37

Анастасия Ксенофонтова

Изобретённому российскими учёными графену находят всё новые способы применения. Так, исследователям Северо-Западного университета (США) удалось сделать на основе этой сверхтонкой модификации углерода суперстойкую краску для волос. Широко применяется графен и в других областях: на его основе делают пуленепробиваемые бронежилеты, материал используют для получения водородного топлива и в наноустройствах. О феномене графеновой революции — в материале RT.

Невидимый и прочный

Графен состоит из плотно соединённых атомов углерода, выстроенных в решётку наподобие пчелиных сот толщиной всего в один атом. Это делает его самым тонким материалом в мире, невидимым невооружённым глазом, но при этом очень прочным и эластичным. Впервые графен выделили в 2004 году российские учёные Андрей Гейм и Константин Новосёлов, которые работали тогда в Манчестерском университете. Шесть лет спустя опыты физиков были удостоены Нобелевской премии.

С тех пор исследователи со всех уголков планеты пытались найти всё новые способы применения и, что интересно, получения графена. Ведь одним из главных факторов, мешающих наладить масштабное производство этого чудо-материала, была дороговизна «оригинального» варианта получения графена с помощью сложного процесса разложения графита. Очень быстро графен научились добывать при помощи лазера, используя в качестве сырья обычную древесину, и даже путём взрыва углеродсодержащего материала.

Пока одни учёные соревнуются, чей метод получения графена проще и дешевле, другие находят ему самое необычное применение.

Красота не требует жертв

Специалисты Северо-Западного университета (США) превратили чёрный «от природы» графен в суперстойкую краску для волос.

В ходе эксперимента американские учёные покрыли образцы человеческого волоса раствором из листов графена. Так, физикам удалось превратить светлые, платиновые волосы в угольно-чёрные. Новый цвет оставался стойким на протяжении 30 смывов.

Краска на основе графена обладает дополнительными преимуществами, утверждают американские исследователи. Каждый покрытый ею волос подобен маленькому проводу, способному проводить тепло и электричество. Это означает, что волосы, окрашенные графеновой краской, легко рассеивают статическое электричество и решают проблему электризующихся волос.

• globallookpress.com
• © Mari Barlow/moodboard

Американские учёные также полагают, что их краска абсолютно безвредна.

«Наружный слой ваших волос, или кутикула, выполняет защитную функцию и состоит из тонких клеток наподобие рыбных чешуек. Чтобы приподнять эти чешуйки и позволить молекулам краски быстро проникнуть в волосы, используются аммиак, перекись водорода или органические амины», — сообщил автор исследования Цзясин Хуан.

Из-за подобных манипуляций волосы постепенно истончаются. Проблему позволяет решить краска, которая покрывает волосы, но не проникает в их структуру. Однако такая краска очень быстро смывается. Как утверждают специалисты Северо-Западного университета, их изобретение позволяет справиться с обеими проблемами.

В индустрию моды и красоты графен начал проникать ещё в 2017 году, когда британская компания CuteCircuit представила платье с элементами из этого чудо-материала. Платье Graphene Dress со встроенными светодиодами благодаря графену меняет цвет «в такт» дыханию его обладательницы.

• Платье на основе графена, Манчестер, 2017 год
• Reuters

«Материал будущего» выполняет в платье одновременно две задачи: он является датчиком, улавливающим частоту дыхания, а также питает светодиоды, которые и меняют цвет платья. Разработчики умной одежды считают, что графен можно использовать для получения тканей, которые будут радикально менять свой цвет. Презентация Graphene Dress состоялась на родине этого материала — в Манчестере. 

Тихая графеновая революция

«У графена очень много интересных физических свойств и явлений, например электронные свойства, которые позволяют использовать графен для конструирования сложных электронных наноустройств. Есть работы, в которых его используют для защиты наночастиц от окисления», — рассказал в беседе с RT старший научный сотрудник кафедры химической кинетики химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова Владимир Боченков.

Также по теме

Новые свойства графена помогут создавать топливо «из воздуха»

Исследование, проведённое физиками в Университете Манчестера, показало, что открытый в 2010 году графен может быть использован в…

Кроме того, графен поможет решить одну из главных задач современности — получить недорогие, надёжные и экологически безопасные источники энергии. Так, графеновые композиты позволяют создать более эффективные солнечные панели. Учёные из Массачусетского технологического института доказали, что при помощи графена можно сделать эластичные, дешёвые и прозрачные солнечные элементы, превращающие практически любую поверхность в источник электроэнергии. Солнечные батареи из графена, по словам учёных, могут производить энергию даже в дождь.

«В графене можно делать определённые отверстия, выбивая некоторые атомы углерода, и получать регулируемые поры, которые можно использовать в качестве мембраны в батареях и топливных ячейках. Также мембраны на основе графена могут удешевить производство тяжёлой воды. Она необходима в атомной промышленности для получения относительно экологически чистой энергии. Здесь опять же уникальные свойства графена позволяют быстрее разделять субатомные частицы, делая весь процесс очень экономичным. В результате мы получаем более зелёную и дешёвую атомную энергию», — отметил Боченков.

Крупнейшие технологические компании уже приступили к созданию литийионных аккумуляторов для смартфонов с использованием графена. Инновационная технология позволяет заряжать батарею быстрее и хранить заряд дольше.

• AFP

Графен можно использовать в качестве мембраны для фильтрации атомов водорода в воздухе и получить биологически чистое топливо. К такому выводу пришли первооткрыватели графена. Андрей Гейм и Константин Новосёлов выяснили, что при высоких температурах и присутствии платины в качестве ускорителя реакции графен пропускает положительно заряженные ионы водорода (протоны) и задерживает практически всё остальное. Такая технология поможет совершить прорыв в развитии зелёной энергетики.

Также по теме

«Рассеять энергию пули»: как нанотехнологии используются в военном деле

В России и мире активно ведутся разработки в области материалов, которые позволяют создавать новые средства индивидуальной бронезащиты…

Взяли на вооружение графен и производители военной продукции. Выяснилось, что материал обладает пуленепробиваемыми свойствами. Учёные из Нью-Йоркского университета получили очень прочные и почти невесомые бронежилеты. В ходе эксперимента физики запустили стеклянную микропулю в листы графена толщиной от десяти до 100 слоёв. Графен рассеял энергию пули, летящей на скорости 3000 м/с. Однако в точке удара материал вытянулся в форме конуса, а затем треснул. Появление трещин не позволяет пока поставить графеновые бронежилеты на службу полицейским. По оценкам специалистов, чтобы защитить своих обладателей, такие бронежилеты должны состоять из миллионов слоёв графена. А для этого требуется наладить его производство в промышленных масштабах.

Проник графен и в биологию. В 2016 году китайские учёные накормили шелкопрядов тутовыми листьями, которые были сбрызнуты препаратами, содержащими графен. В итоге экспериментаторы получили прочную и хорошо проводящую электричество графеновую шёлковую нить.

«Экспериментов с графеном проводится масса. Потенциал этого материала невероятно широк. Думаю, через несколько лет графен будет использоваться в создании и различных детекторов света, и контактных линз, и вообще чего угодно. Практическое применение этого материала может ограничиваться лишь фантазией учёных», — заключил Боченков.

Дождь

Мода

Нанотехнологии

Нобелевская премия

Открытие

Россия

Университет

Учёные

Энергетика

10 способов применения графена, которые изменят вашу жизнь

Он прочный, он гибкий и он уже здесь: после долгих лет исследований и экспериментов графен приходит в нашу жизнь, а именно – в продукты, которыми мы пользуемся каждый день. В скором времени графен изменит мир смартфонов, аккумуляторов, спортивной экипировки, суперкаров и сверхпроводников. Свойства этого материала настолько невероятные, что некоторые люди даже считают, что графен достался нам от инопланетных кораблей, оставленных на нашей планете задолго до появления человечества.

Это, конечно же, фантастика, но потенциал графена не может не рождать подобные теории заговора. Прошло более 60 лет с тех пор, как ученые и производители электроники впервые попытались раскрыть всю мощь нового материала, однако его практическое применение стало реальным только сейчас. Новости о технологических прорывах в этой области не прекращаются, и очередной всплеск инфоповодов по этой теме состоялся в ходе недавней выставки мобильной электроники MWC 2018. Далее речь пойдет о 10 способах использования графена, которые изменят вашу жизнь в обозримом будущем.

Миниатюрные УФ-сканеры

Обычная одежда спасает нас от вредных ультрафиолетовых лучей, но зачастую этого бывает недостаточно, особенно в жарких солнечных странах. Проблема будет решена с помощью небольшого гибкого УФ-сканера, который может крепиться на кожу, как обычный пластырь, либо изначально встраиваться в одежду. Когда этот сканер определит, что вы слишком долго находитесь под прямыми солнечными лучами, он отправит соответствующее уведомление на смартфон, предупредив вас об опасности.

Умные стельки для атлетов

Производители обуви и спортивных товаров также делают большую ставку на графен. Сегодня уже существуют носки и стельки, распознающие силу давления в той или иной области подошвы. Но подавляющее большинство таких продуктов оснащены всего несколькими датчиками, графен позволяет разместить более 100 датчиков, которые никак не повлияют на вес обуви. Прототипы высокотехнологичных стелек существуют уже сегодня, они изготовлены из специальной пены и измеряют давление с точностью до миллиграмма.

Графеновый крио-кулер для охлаждения базовых станций 5G

Всем модулям беспроводной связи при увеличении объема передаваемых данных требуется все больше охлаждения, иначе оборудование перегреется. Таким образом, многократное повышение пропускной способности в приближающихся 5G-сетях. Разработанный в Швеции компактный охлаждающий насос способен понижать температуру базовых станций вплоть до -150 градусов, поддерживая стабильный сигнал.

Аудиотехника

Хотя впервые графен был получен в Университете Манчестера, исследования данного материала ведутся по всему миру, а наибольшее число патентов по использованию графена принадлежит Китаю. Неудивительно, что крупнейший производитель электроники в этой стране стал одним из первых брендов, внедривших графен в свои продукты. Так, Xiaomi Mi Pro HD являются наушниками с графеновой диафрагмой, которая позволяет передавать более громкий, чистый и насыщенный звук. Также у Xiaomi есть терапевтический пояс PMA A10 из ткани, покрытой графеном.

Самые эффективные в мире солнечные батареи

В Италии ученые разрабатывают солнечную батарею на основе графена и органических кристаллов. Такая технология позволяет делать солнечные ячейки более крупными, что повышает эффективность сбора энергии и удешевляет производство в 4 раза.

Графеновые самолеты

В авиации вес – это все, от него напрямую зависит стоимость полета. Именно поэтому Ричард Брэнсон (и другие, менее известные люди) предсказывают полный переход коммерческих авиакомпаний на гораздо более легкий и прочный графен уже в ближайшее десятилетие. И это не просто слова – к примеру, Airbus уже не первый год активно занимается этим направлением.

Чехлы для смартфонов

Чехлы со встроенной батареей так и не прижились на рынке, а проблема быстро разряжающихся мобильных аккумуляторов никуда не делась. Чехлы с задней панелью из графена смогут намного эффективнее охлаждать смартфон, прибавляя до 20% ко времени работы батареи в вашем мобильном устройстве.

Супертонкие электронные книги

На MWC 2017 компания FlexEnable продемонстрировала построенную на основе графена полноцветную пиксельную матрицу для энергоэффективных дисплеев и дисплеев с электронными чернилами. Такие экраны будут иметь толщину обычной бумаги. К тому же, эти матрицы будут гибкими, что избавляет от необходимости использования толстого защитного стекла.

Автомобили

Графен раскрывает широкие перспективы для автомобилестроения, в частности для электромобилей. Дело в том, что с изготовленные из графена транспортные средства обладают меньшим весом и большей жесткостью кузова, что позволяет им быстрее ускоряться и расходовать значительно меньше электроэнергии.

Сверхбыстрые зарядки

Что, если бы вы могли зарядить свой смартфон на 100% за 5 минут? Именно столько времени требуется зарядному устройству от Zap & Go. И хотя тестовый прототип имел емкость всего 750 мАч, этот результат не может не впечатлять. А в следующем году инженеры компании обещают снизить этот показатель до 15-20 секунд. Тем временем, в Huawei разработали обычные литий-ионные батареи, которые благодаря применению графена могут работать на температурах до 60^оС, что на 10 превышает показатель стандартных аккумуляторов на 10 градусов, что продлевает срок эксплуатации батареи почти в 2 раза.

Applications — Graphene — Манчестерский университет

Графен — революционная технология; тот, который может открыть новые рынки и даже заменить существующие технологии или материалы. Только когда графен используется как для улучшения существующего материала, так и для трансформации, его истинный потенциал может быть реализован.

Объединение всех удивительных свойств графена может создать эффект масштаба, который в последний раз наблюдался во время промышленной революции.

Огромное количество продуктов, процессов и отраслей, в которых графен может оказать существенное влияние, проистекает из его удивительных свойств.

Никакой другой материал не обладает такой широтой превосходных степеней, как графен, что делает его идеальным для бесчисленного множества применений.

• Во много раз прочнее стали, но невероятно легкий и гибкий.
• Обладает электро- и теплопроводностью, но при этом прозрачен.
• Это первый в мире двухмерный материал, который в миллион раз тоньше диаметра одного человеческого волоса.

Области применения

Транспорт, медицина, электроника, энергетика, оборона, опреснение; Диапазон отраслей, в которых исследования графена оказывают влияние, значителен.

И это только начало. Это только первые шаги. Потенциал графена ограничен только нашим воображением.

• Biomedical

  Уникальные свойства графена позволяют использовать его в новаторских биомедицинских приложениях: адресная доставка лекарств; улучшенное проникновение в мозг; Самодельные наборы для проверки здоровья и «умные» имплантаты.

  Подробнее

• Композиты и покрытия

  Графен — материал с огромным количеством выдающихся качеств; прочность, гибкость, легкий вес и электропроводность.

  Подробнее

• Электроника

  Графен обладает потенциалом для создания следующего поколения электроники, которая в настоящее время ограничивается научной фантастикой. Подумайте о более быстрых транзисторах; полупроводники; гибкие телефоны и другая электроника.

  Подробнее

• Энергия

  Представьте себе полную зарядку смартфона за секунды или электромобиля за считанные минуты. В этом сила графена.

  Подробнее

• Мембраны

  Представьте себе чистую питьевую воду для миллионов людей, живущих в развивающихся странах. Разработка мембран на основе графена в Манчестерском университете приближает эту возможность.

  Подробнее

• Датчики

  Сверхчувствительные датчики, сделанные из графена, могут обнаруживать мельчайшие опасные частицы и помогать защищаться в потенциально опасных средах.

  Подробнее

Применение и использование графена
– Graphenea

Применение и использование графена

Графен, широко разрекламированный и теперь известный двумерный аллотроп углерода, является таким же универсальным материалом, как и любой другой, обнаруженный на Земле. Его удивительные свойства как самого легкого и прочного материала по сравнению с его способностью проводить тепло и электричество лучше, чем что-либо еще, означают, что его можно интегрировать в огромное количество приложений. Первоначально это будет означать, что графен используется для улучшения характеристик и эффективности существующих материалов и веществ, но в будущем он также будет разработан в сочетании с другими двумерными (2D) кристаллами для создания еще более удивительных соединений, подходящих еще более широкий спектр приложений. Чтобы понять потенциальные применения графена, вы должны сначала понять основные свойства материала.

Впервые искусственно получен графен; ученые буквально взяли кусок графита и разрезали его слой за слоем, пока не остался только 1 слой. Этот процесс известен как механическое отшелушивание. Полученный в результате монослой графита (известный как графен) имеет толщину всего 1 атом и, следовательно, является самым тонким материалом, который можно создать, не становясь нестабильным при воздействии элементов (температуры, воздуха и т. д.). Поскольку графен имеет толщину всего 1 атом, можно создавать другие материалы, смешивая слои графена с другими соединениями (например, один слой графена, один слой другого соединения, за которым следует еще один слой графена и т. д.). эффективно использовать графен в качестве атомных каркасов, из которых создаются другие материалы. Эти недавно созданные соединения также могут быть превосходными материалами, как и графен, но потенциально могут иметь еще больше применений.

2D Materials

После разработки графена и открытия его исключительных свойств неудивительно, что интерес к другим двумерным кристаллам существенно возрос. Эти другие 2D-кристаллы (такие как нитрид бора, диселенид ниобия и сульфид тантала (IV)) можно использовать в сочетании с другими 2D-кристаллами для почти неограниченного числа применений. Так, например, если вы возьмете составной диборид магния (MgB2), который известен как относительно эффективный сверхпроводник, а затем чередуете его чередующиеся атомные слои бора и магния с отдельными слоями графена, это повысит его эффективность как сверхпроводника. Или, другим примером может быть случай объединения минерального молибденита (MoS2), который можно использовать в качестве полупроводника, со слоями графена (графен является фантастическим проводником электричества) при создании флэш-памяти NAND, чтобы разработать флэш-память, которая будет намного меньше и гибче, чем современные технологии (как было доказано группой исследователей из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) в Швейцарии).

Единственная проблема с графеном в том, что высококачественный графен — отличный проводник, у которого нет запрещенной зоны (его нельзя отключить). Поэтому, чтобы использовать графен для создания будущих наноэлектронных устройств, в него необходимо будет встроить запрещенную зону, что, в свою очередь, уменьшит его подвижность электронов до уровней, наблюдаемых в настоящее время в напряженных кремниевых пленках. По сути, это означает, что в будущем необходимо провести исследования и разработки, чтобы графен заменил кремний в электрических системах в будущем. Однако недавно несколько исследовательских групп показали, что это не только возможно, но и вероятно, и мы рассматриваем месяцы, а не годы, пока это не будет достигнуто хотя бы на базовом уровне. Некоторые говорят, что таких исследований следует избегать, поскольку это сродни превращению графена в нечто, чем он не является.

В любом случае, эти два примера — лишь верхушка айсберга только в одной области исследований, тогда как графен — это материал, который можно использовать во многих областях, включая, помимо прочего, биоинженерию, композитные материалы, энергетические технологии и нанотехнологии.

Приложения

Биологическая инженерия

Биоинженерия, безусловно, будет областью, в которой графен станет жизненно важной частью в будущем; хотя некоторые препятствия необходимо преодолеть, прежде чем его можно будет использовать. Текущие оценки показывают, что только в 2030 году мы начнем широко использовать графен в биологических приложениях, поскольку нам все еще нужно понять его биосовместимость (и он должен пройти многочисленные испытания на безопасность, клинические и нормативные испытания, которые, проще говоря, потребуют очень долгое время). Однако свойства, которые он демонстрирует, предполагают, что он может произвести революцию в этой области несколькими способами. Графен обладает большой площадью поверхности, высокой электропроводностью, тонкостью и прочностью, что делает его хорошим кандидатом для разработки быстрых и эффективных биоэлектрических сенсорных устройств, способных контролировать такие параметры, как уровень глюкозы, уровень гемоглобина, холестерина и даже секвенирование ДНК. В конце концов мы можем даже увидеть искусственный «токсичный» графен, который можно использовать в качестве антибиотика или даже противоракового средства. Кроме того, благодаря своему молекулярному составу и потенциальной биосовместимости его можно использовать в процессе регенерации тканей.

Узнайте больше о новой линейке графеновых полевых транзисторов Graphenea для биосенсоров здесь.

Оптическая электроника

Одной из конкретных областей, в которой мы вскоре начнем использовать графен в коммерческих масштабах, является оптоэлектроника; особенно сенсорные экраны, жидкокристаллические дисплеи (LCD) и органические светоизлучающие диоды (OLED). Чтобы материал можно было использовать в оптоэлектронных приложениях, он должен быть способен пропускать более 90% света, а также иметь электропроводные свойства, превышающие 1 x 106 Ом1м1, и, следовательно, низкое электрическое сопротивление. Графен является почти полностью прозрачным материалом и способен оптически пропускать до 97,7% света. Он также обладает высокой проводимостью, как мы упоминали ранее, и поэтому он будет очень хорошо работать в оптоэлектронных приложениях, таких как сенсорные ЖК-экраны для смартфонов, планшетных и настольных компьютеров и телевизоров.

В настоящее время наиболее широко используемым материалом является оксид индия-олова (ITO), и развитие производства ITO за последние несколько десятилетий привело к созданию материала, который может очень хорошо работать в этом приложении. Однако недавние испытания показали, что графен потенциально способен соответствовать свойствам ITO даже в нынешних (относительно неразвитых) состояниях. Кроме того, недавно было показано, что оптическое поглощение графена можно изменить, регулируя уровень Ферми. Хотя это не кажется большим улучшением по сравнению с ITO, графен демонстрирует дополнительные свойства, которые могут позволить разработать очень умную технологию в оптоэлектронике путем замены ITO графеном. Тот факт, что высококачественный графен обладает очень высокой прочностью на растяжение и является гибким (с радиусом изгиба менее 5-10 мм, необходимых для скручиваемой электронной бумаги), делает почти неизбежным, что вскоре он станет использоваться в этих вышеупомянутых приложениях. .

Что касается потенциальных электронных приложений в реальном мире, мы можем в конечном итоге ожидать появления таких устройств, как электронная бумага на основе графена с возможностью отображения интерактивной и обновляемой информации и гибких электронных устройств, включая портативные компьютеры и телевизоры.

«Графен — это материал, который можно использовать во многих областях, включая биоинженерию, композитные материалы, энергетические технологии и нанотехнологии».

Рекомендуемые товары

GFET-S10
(размер разбила 10 мм x 10 мм)
для чувствительных применений
380,00 $

Высококонцентрированный оксид графена (2,5 мас. % (1 см x 1 см)
80,00$

Ультрафильтрация

Еще одним выдающимся свойством графена является то, что он пропускает через себя воду, но почти полностью непроницаем для жидкостей и газов (даже относительно небольших молекул гелия). Это означает, что графен можно использовать в качестве ультрафильтрационной среды, выступающей в качестве барьера между двумя веществами. Преимущество использования графена заключается в том, что он имеет толщину всего в 1 атом и может также использоваться в качестве барьера, который электронным образом измеряет напряжение и давление между двумя веществами (среди многих других переменных). Группе исследователей из Колумбийского университета удалось создать однослойные графеновые фильтры с размером пор всего 5 нм (в настоящее время усовершенствованные нанопористые мембраны имеют размер пор 30–40 нм). Хотя эти размеры пор чрезвычайно малы, поскольку графен очень тонкий, давление во время ультрафильтрации снижается. В то же время графен намного прочнее и менее хрупкий, чем оксид алюминия (в настоящее время используется для фильтрации менее 100 нм). Что это значит? Что ж, это может означать, что графен разработан для использования в системах фильтрации воды, системах опреснения и создания эффективного и экономически более жизнеспособного биотоплива.

Композитные материалы

Графен прочный, жесткий и очень легкий. В настоящее время аэрокосмические инженеры используют углеродное волокно в производстве самолетов, так как оно очень прочное и легкое. Однако графен намного прочнее и легче. В конечном итоге ожидается, что графен будет использован (вероятно, интегрирован в пластики, такие как эпоксидная смола) для создания материала, который сможет заменить сталь в конструкции самолета, повысив эффективность использования топлива, дальность полета и снизив вес. Благодаря своей электропроводности его можно даже использовать для покрытия поверхности самолета, чтобы предотвратить электрические повреждения в результате ударов молнии. В этом примере то же графеновое покрытие можно использовать для измерения скорости деформации, уведомляя пилота о любых изменениях уровней нагрузки, которым подвергаются крылья самолета. Эти характеристики также могут помочь в разработке приложений с высокими требованиями к прочности, таких как бронежилеты для военнослужащих и транспортных средств.

Фотоэлектрические элементы

Обладая очень низким уровнем поглощения света (около 2,7% белого света), а также высокой подвижностью электронов, графен может использоваться в качестве альтернативы кремнию или ITO при производстве фотоэлектрических элементов. Кремний в настоящее время широко используется в производстве фотогальванических элементов, но хотя кремниевые элементы очень дороги в производстве, элементы на основе графена потенциально гораздо менее дороги. Когда такие материалы, как кремний, превращают свет в электричество, он производит фотон на каждый произведенный электрон, а это означает, что много потенциальной энергии теряется в виде тепла. Недавно опубликованное исследование доказало, что когда графен поглощает фотон, он фактически генерирует несколько электронов. Кроме того, в то время как кремний способен генерировать электричество из определенных диапазонов длин волн света, графен может работать на всех длинах волн, а это означает, что графен может быть столь же эффективным, если не более эффективным, чем кремний, ITO или (также широко используемый ) арсенид галлия. Гибкость и тонкость означает, что фотоэлектрические элементы на основе графена можно использовать в одежде; для подзарядки мобильного телефона или даже в качестве модернизированных фотогальванических оконных экранов или штор для питания вашего дома.

Хранение энергии

Одной из областей исследований, которая очень хорошо изучается, является накопление энергии. В то время как все области электроники развивались очень быстрыми темпами в течение последних нескольких десятилетий (со ссылкой на закон Мура, который гласит, что количество транзисторов, используемых в электронных схемах, удваивается каждые 2 года), проблема всегда заключалась в хранении энергии. в батареях и конденсаторах, когда он не используется. Эти решения для хранения энергии развиваются гораздо медленнее. Проблема вот в чем: батарея потенциально может хранить много энергии, но ее зарядка может занять много времени, конденсатор, с другой стороны, может заряжаться очень быстро, но не может удерживать столько энергии (сравнительно говоря ). Решение заключается в разработке компонентов для хранения энергии, таких как суперконденсатор или батарея, которые способны обеспечить обе эти положительные характеристики без компромиссов.

В настоящее время ученые работают над расширением возможностей литий-ионных аккумуляторов (путем включения графена в качестве анода), чтобы обеспечить гораздо большую емкость с гораздо лучшим сроком службы и скоростью зарядки. Кроме того, графен изучается и разрабатывается для использования в производстве суперконденсаторов, которые могут заряжаться очень быстро, но при этом могут хранить большое количество электроэнергии. Микросуперконденсаторы на основе графена, вероятно, будут разработаны для использования в приложениях с низким энергопотреблением, таких как смартфоны и портативные вычислительные устройства, и потенциально могут быть коммерчески доступны в течение следующих 5-10 лет. Литий-ионные батареи с усиленным графеном можно использовать в приложениях с гораздо более высоким энергопотреблением, таких как электромобили, или их можно использовать, как литий-ионные батареи сейчас, в смартфонах, ноутбуках и планшетных ПК, но при значительно меньших размерах и весе.