Слои графена, уложенные друг на друга, образуют графит с межплоскостным расстоянием 0,335 нанометра, удерживаемые от распада силами ван-дер-Ваальса.
Невероятный материал: графен побил очередной недосягаемый рекорд в физике
Скрытые возможности. Несмотря на достаточно хорошую изученность остается немало моментов, до которых исследователи еще не добрались. К примеру, в процессе лабораторных испытаний специалистам удалось удалить атомы углерода в определенной последовательности. Вышел совсем иной материал с отличающимися свойствами и характеристиками. Есть также возможность добавить в атомы графена атомы прочих материалов.
Это открывает перспективы использования ромбоэдрического многослойного графена как платформы для исследования новых физических возможностей. Полученный материал не требует специфической укладки, что делает его уникальным в своем роде. Этот научный прорыв может иметь далеко идущие последствия для разработки новых материалов и технологий, открывая двери для инноваций в различных областях, включая электронику, медицину и военную промышленность.
Теперь, когда энергию нашей звезды может эксплуатировать каждый человек с деньгами, массивы солнечных батарей превратились из престижного элемента ландшафта в бельмо на глазу. Их стремятся… 4 Наука Большинство современных динамиков работают на основе вибрирующей мембраны, которая преобразует электрические колебания в колебания воздуха. Но теперь исследователи Университета Эксетера разработали динамик на основе графена, которому не нужно вибрировать.
Генерация звука происходит за счет нагрева графена. Она была разработана в Национальном институте графена при Манчестерском университете и уже показала свою эффективность при фильтрации мелких наночастиц, органических молекул и солей. Недавно ученые из MIT разработали 3D-версию графена, которая по прочности в 10 раз превосходит сталь. Теперь же их коллеги из Университета Райса с… 0 Наука Об уникальных свойствах графена написано немало. Однако при всех его неоспоримых достоинствах производство графена все еще достаточно дорого. Но, похоже, и этот недостаток может остаться в прошлом.
Ученые исследовательской организации CSIRO Австралия разработали метод быстрого и недорого производства графена из… 0 Технологии Создан первый прозрачный OLED-дисплей на графеновых электродах «Настоящий прорыв в области интеграции сложных материалов в привычные изделия» — так, без ложной скромности, охарактеризовала свою работу доктор Беатрис Бейер из Общества Фраунгофера. Это не первый случай прикладного использования графена, однако в данном случае эксперимент уже вышел за пределы лаборатории. Первые… 0 Технологии О свойствах графена, кажется, уже известно все: он обладает уникальной проводимостью, теплопроводностью, оптическими и химическими свойствами. Теперь ученые Массачусетского технологического института решили добавить двумерной графеновой структуре еще одно измерение.
Улучшение качества асфальтового покрытия при добавке графена получается за счет высокой удельной тепловой проводимости этого материала. При этом, высокая механическая прочность графена увеличивает эластичность и прочность асфальта, что уменьшает износ дорожного покрытия.
Проведенные испытания показали, что графеновая добавка Eco Pave может увеличить срок службы дорожного покрытия с нынешних 6-7 лет до 12-14 лет, то есть в два раза.
Изобретены новые материалы на основе графена и борофена
Помимо использования добавки Eco Pave при прокладке новых дорог, асфальт с ней может быть использован для ремонта трещин и выбоин в дорогах с обычным покрытием. Помимо этого, покрытие с добавкой Eco Pave можно использовать повторно на все 100 процентов, для этого потребуется лишь размельчить старый асфальт, нагреть его и добавить немного нового пластификатора. Компании Directa Plus и Iterchimica уже провели испытания асфальта с добавкой Eco Pave в лабораторных условиях, а в ближайшее время будет проложен участок автомобильной дороги с новым покрытием.
Недавно сообщалось о создании американскими инженерами тончайшего покрытия, способного превратить любую поверхность в солнечную батарею. Материал, полученный специалистами, в сотню раз легче солнечных панелей, однако генерирует в 18 раз больше энергии на кг веса. Его можно применять для зарядки гаджетов либо установки в местах ЧС.
Подпишитесь , чтобы быть в курсе. Взяв за основу высококачественный графен, ученые из Университета Манчестера преобразовали его в состояние плазмы из быстро движущихся «фермионов Дирака», которые проявляли удивительно высокую подвижность несмотря на постоянное рассеивание. Свойства высокой подвижности и нейтральности дираковской плазмы стали существенно важными компонентами огромного магнетосопротивления, пишет Science Daily. Цифровой прорыв: как искусственный интеллект меняет медийную рекламу «За последние 10 лет электронные свойства графеновых устройств существенно улучшились, и все устремились искать новые феномены при низких температурах жидкого гелия, игнорируя то, что происходит в условиях окружающей среды. Это, пожалуй, не так удивительно, потому что чем холоднее образец, тем интереснее становится его поведение. Мы решили включить тепло и внезапно обнаружили целую россыпь неожиданных феноменов», — сказал Алексей Бердюгин, один из авторов статьи, вышедшей в Nature.
Тут и там его добывают для изучения, но для настоящей революции необходимо автоматизированное производство нескольких килограммов в день или тонн в год. В университетах, например, графен добывают из графита с применением серной или азотной кислоты. Процесс окисления приводит к тому, что между листами графена в графите появляются атомы кислорода. Происходит расщепление слоев и образование оксида графена в кислоте. После фильтрации остаются легковесные хлопья оксида графена. Из них надо вытравить кислород с помощью чрезвычайно токсичного гидразина. Другой способ заключается в использовании метана. При высоких температурах около 1000 градусов по Цельсию метан вступает в реакцию с медью с образованием графена.
Этот процесс называется химическим осаждением из паровой фазы. Он требует много времени для небольшой площади графена, качество которого оставляет желать лучшего. Этот метод совершенствуется, в газ добавляют примеси, что уменьшает температуры производства и улучшает качество графена. Также используют никелевую фольгу в качестве катализатора. Последовательное отслаивание графита и графена с помощью клейкой ленты, кстати, также не забыто. Разработаны ленты, которые легче растворяются в воде. Но автоматизировать этот ручной труд практически невозможно. В этом году химики из Университета Райса представили технологию получения графена из выброшенных автомобильных покрышек.
Переработка покрышек — отдельная и серьезная проблема, так что их использование для получения графена выглядит перспективным. Химики предложили сжигать шины с помощью мощных коротких до секунды электрических разрядов. Под действием разряда они превращаются в турбостратный графен с большим количеством дефектов. Этот графен проверили при добавлении в портландцемент в количестве всего от 0,1 до 0,5 весового процента. В научной литературе можно встретить еще тысячу и один способ получения графена например, с использованием чана на 10 000 литров, смесителя и графита с выходом графена до нескольких сотен граммов в час. Однако все эти методы объединяет несколько факторов: сложность, энергозатратность, малый выход и нестабильное качество графена. Электронные свойства графена крайне чувствительны к дефектам материала. Появление других атомов в структуре графена приводит к резкому и неожиданному изменению его свойств.
Достаточно одного атома водорода, чтобы сделать графен магнитным. А окисление углеродных связей в материале делает его уязвимым в окружающей среде.
В однослойном графене нашли гигантское магнитосопротивление
Графен – самый известный двумерный материал, который представляет собой один слой атомов углерода, образующих шестиугольную решетку. Взяв за основу высококачественный графен, ученые из Университета Манчестера преобразовали его в состояние плазмы из быстро движущихся «фермионов Дирака», которые. Углерод — это материал, состоящий из кристаллической решетки, которую образуют шестиугольники атомов. Графен — это один слой решетки толщиной в 1 атом. Графен — все новости по теме на сайте издания «Закалка» лазерным излучением улучшила свойства графена.
Перспективы графена
По состоянию на 2022 год суммарный объем мирового рынка графена оценивается в $865 млн. Рынок растет исключительно высокими темпами, в среднем на 19,4% в год. Графен всё более притягателен для исследователей. Если в 2007 году вышло 797 статей, посвященных графену, то за первые 8 месяцев 2008 года — уже 801 публикация. Каковы же. медицинское чудо, за которым будущее. В данном разделе вы найдете много статей и новостей по теме «графен».
Еженедельный выпуск №7
- В графене обнаружили новое причудливое электронное состояние - Hi-Tech
- Графеновая гонка. Как графен может изменить нашу жизнь?
- Последние новости:
- Когда наступит революция в аккумуляторах?
- Миф о токсичности графена
Графен изменит водородную энергетику: новости материаловедения
Поскольку крупные корпорации уже начинают активно использовать графен, можно считать, что он уже «идет в массы». В магазинах появляются все новые графеносодержащие товары, и в какой-то момент таких товаров станет абсолютное большинство. Графен должен служить человеку везде! Как уже отмечалось — добавьте графен в любой материал, и он станет долговечнее и устойчивее к внешним воздействиям.
Теннисисты Мария Шарапова и Новак Джокович играют ракетками с графеном. Специалисты в Нью-Йоркском университете установили, что два слоя графена могут приобрести алмазную прочность, что открывает путь к созданию тонкого и незаметного пуленепробиваемого бронежилета. Этот новый материал получил название диамен.
А Билл Гейтс вложил деньги в компанию по производству графеновых презервативов: эти точно не порвутся. Девелоперы планируют подмешивать графен в бетон при строительстве зданий в сейсмоопасных районах. Автопрому графен нужен, чтобы удешевить корпус автомобиля, а в перспективе и вовсе заменить металл на пластик.
Еще актуальнее эта задача для аэрокосмической отрасли, ведь чем легче самолет или ракета, тем меньше расходуется топлива. Новейшие модели лайнеров — американский Boeing 787 и российский МС-21 — почти наполовину состоят из композитных материалов. Особо заинтересована в графене энергетика.
Испанский нефтегигант Repsol вложился в компанию Graphenea: материал необходим для буровых растворов и покрытия трубопроводов. В судостроении его уже применяют для покрытия покраски судовых корпусов. Графеновая пленка оказалась отличным фильтром для воды, поскольку она пропускает молекулы воды и при этом задерживает все остальные.
Возможно, это поможет снизить стоимость опреснения морской воды. В Манчестерском университете разработаны масштабируемые сита из оксида графена для фильтрации морской воды. В Массачусетском технологическом институте разработана технология, позволяющая делать в листах графена отверстия определённого диаметра и получать сверхтонкие фильтры для высокой степени опреснения и очистки воды.
В феврале 2018 года специалисты Объединения научных и прикладных исследований Австралии CSIRO предложили дешёвый способ массового и недорогого производства подходящих листов графена. По мнению представителей CSIRO, разработанная технология позволит отказаться от дорогостоящих и многоступенчатых методов очистки воды и способна привести к прорыву в решении проблемы нехватки питьевой воды. В медицинских исследованиях графен демонстрирует противораковые свойства.
Ключом к успеху явилось использование двухслойного графена с небольшой шириной запрещенной зоны — этот материал оказался «золотой серединой» между однослойным графеном и классическими объемными полупроводниками. Группа ученых из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ под руководством Дмитрия Свинцова разработала субтерагерцовый фотодетектор с рекордной чувствительностью при криогенных температурах. Работа показала, что открытие запрещенной зоны в двухслойном графене на порядок улучшает способность материала к «превращению» излучения в постоянный электрический ток. Возможно, данное исследование позволит установить универсальные требования к материалам для эффективного детектирования в терагерцовом диапазоне, так как это открытие можно применить не только к двухслойному графену, но и к другим двумерным материалам. Фундаментальные пределы чувствительности подобных материалов еще предстоит выяснить, но уже сейчас можно сделать вывод об эффективности материалов со средней запрещенной зоной около 0,1-0,2 эВ по сравнению с бесщелевым однослойным графеном, а также классическими полупроводниками с большой запрещенной зоной порядка 1 эВ. Терагерцовый диапазон может быть использован для беспроводных широкополосных высокоскоростных систем связи, для медицинской визуализации, для безопасности, в спектроскопии, в астрофизических исследованиях, в измерительной технике и во многом другом. Ожидается, что следующая технологическая революция будет тесно связана с разработками в области терагерцовых технологий. Неудивительно, что в этой области исследований работает большое количество научных групп.
Двухслойный графен, в отличие от бесщелевого однослойного, обладает уникальным свойством переменной запрещенной зоны в зависимости от величины поперечного электрического поля. При отсутствии внешнего поля двухслойный графен является бесщелевым полуметаллом как и однослойный при любых полях , однако приложение поперечных электрических полей с двух затворов — сверху и снизу относительно листа графена — позволяет открывать запрещенную зону и менять концентрацию носителей в энергетических зонах, переводя графен в полупроводниковое состояние.
В ходе исследований им удалось… 2 Наука Графен называют «чудо-материалом» неспроста — он ультратонкий, сверхпрочный и обладает весьма необычными электрическими свойствами. Исследователи из MIT прежде уже нашли особенно странный паттерн, который возникает в скрученном графене — но теперь существенно углубились в его изучении.
Однако и у него есть недостаток — «нежелание» диспергировать, то есть измельчаться до состояния дисперсии, что в свою очередь препятствует созданию на его основе красок и чернил. Ученые биотехнологического стартапа Grapheal Франция в настоящее время работают над созданием устройства в виде повязки на основе графена, которое сможет решить эту задачу. Ученые университета Райса США разработали недорогую и достаточно эффективную технологию… 1 Гаджеты Команда ученых из Пекинского университета Цинхуа разработала прототип синтезатора речи WAGT для лишенных голоса людей, который представляет собой новую разновидность носимой электроники. По своей сути он копирует технологию ларингофона, однако здесь используется передовая микроэлектроника.
А в качестве датчика… 0 Техника Графен — современный чудо-материал, который по показателям прочности и твердости превзошел своих именитых предшественников — сталь и алмазы. Его все чаще используют в самых различных областях, включая авиастроение, производство одежды и бетона. Очередной славный «дебют» графена — инвалидная коляска Superstar… 0 Технологии В ходе недавнего авиашоу в Фарнборо инженеры-аэронавты Британского университета в Центральном Ланкашире представили первый в мире самолет-беспилотник Juno Юнона , фюзеляж которого покрыт графеновой обшивкой. Эта бизнес-структура специализируется на инновационных и провокационных hi-tech аксессуарах и технологиях для уличной одежды.
Но в случае с курткой из графена они сами признают, что зашли в некоторый тупик. Он по праву является одним из самых уникальных искусственных материалов в истории человечества. Недавно ученые Университета Эксетера Великобритания нашли ему очередное применение — в качестве присадки для создания… 0 Наука Ученые разработали краску для волос на основе графена Технологии будущего удивительным образом проникают в разные сферы нашей жизни.
В свое время освоение металлов кардинально изменило жизнь людей — ту же судьбу пророчат графену, называя его самым загадочным и многообещающим новым материалом будущего, который способен произвести революцию в энергетике. Графен дает возможность получать энергию совершенно новым способом. Этот материал обладает возможностью пропускать позитивно заряженные атомы водорода, при том, что он непроницаем для других газов, в том числе и для самого водорода. Это открывает перед учеными невероятные перспективы по созданию топливных элементов на основе водорода. Так, например, можно будет собирать в таких элементах водород из воздуха, а затем получать с помощью графена электричество и воду, практически не порождая никаких отходов. В прошлом году физики из США показали, что графен можно использовать для сбора энергии: он способен вырабатывать энергию с помощью окружающей среды.
Учеными из Университета Арканзаса была разработана схема, способная улавливать тепловое движение графена и преобразовывать его в электрический ток. Графен может быть использован для создания квантовых компьютеров, благодаря этому материалу такие компьютеры могут стать компактнее. У графена могут быть и более общедоступные применения, например в дизайне одежды. Вещи из графена, легкие и плотные, уже сегодня можно найти на мировых рынках. Графеновое будущее Разработки на основе графена уже близки к массовому внедрению в экономику, считает член-корреспондент РАН, научный руководитель Корпоративного энергетического университета Евгений Аметистов. При этом в графеновой гонке Россия отнюдь не лидирует, и наши технологии далеки от совершенства. В рамках программы финансирования науки 2014-2020 гг. Евросоюз выделил один миллиард евро на запуск производства графена в промышленных масштабах. Проект объединяет 23 страны и 142 научно-исследовательских коллективов и промышленных партнёров.
Удивительное свойство графена
- Содержание
- В однослойном графене нашли гигантское магнитосопротивление
- Россия включается в графеновую гонку (28 марта 2023) |
- Как россияне предпочитают слушать музыку
- Ученые обнаружили новые свойства графена
- В графене обнаружили новое причудливое электронное состояние - Hi-Tech
Российские ученые разработали технологию заживления ран с помощью графена и электричества
Явление назвали ferro-valleytricity. Графен — это, по сути, сверхтонкий лист графита. Его толщина составляет всего один атом. При этом графен сверхпрочный, сверхпроводящий, гибкий и способен произвести революцию во всем: от электроники до одежды и аэрокосмической техники. Если сложить листы стопкой и скрутить их под определенным углом, появляются другие интересные способности — магнетизм или сверхпроницаемость для воды. В новом исследовании команда Массачусетского технологического института обнаружила еще одно, «мультиферроическое поведение», которое редко встречается в материальном мире. Ферроик — это материал, частицы которого ведут себя скоординировано. Например, в магните все его электроны направляют свои спины в одном направлении даже без внешнего магнитного поля.
Они решили проблему низкого качества получаемого графена, внедрив новый процесс мониторинга в технологию производства. Благодаря надёжному недорогому 5 долларов США методу спектроскопического анализа с использованием недорогой оптоэлектроники, учёные получили возможность производить измерения качества и концентрации графена в реальном времени в процессе производства. Таким образом, если раньше в процессе производства возникала проблема, учёные не знали о ней до тех пор, пока процесс эксфолиации не завершится, позволив извлечь графен и проанализировать его. То теперь, благодаря новой технике, учёным не нужно останавливать производство и они могут осуществлять мониторинг в реальном времени и в случае необходимости вносить изменения, чтобы не допустить снижения качества и получить именно то, что им нужно. Цена графена Цена графена, произведённого по новой технологии, зависит от многих факторов. Но очевидно, что контроль над процессом в реальном времени позволит создавать более качественный графен, что сделает графен высокого качества более доступным для использования во многих сферах.
Всё потому, что одни и те же атомы в графите и алмазе расположены по-разному. Атомы в графене также расположены в пространстве особым образом. Во-первых, они выстроены толщиной в один атом. Во-вторых, атомы образуют шестиугольник, похожий на пчелиную соту: Такая структура наделяет графен просто невероятными свойствами. Графен — отличный проводник как электронов, так и тепла. Графен прочнее стали в 200 раз, при этом он невероятно гибкий, эластичный и почти прозрачный. Из-за таких свойств графен получил огромную популярность в среде учёных: ему за пару лет придумали сотни сомнительных применений. В научном сообществе тестирование свойств графена стало почти мемом. Доходит до того, что в графен добавляют куриный помёт, чтобы проверить, как это отразится на его качествах. Благодаря такому хайпу вокруг графена, на рынке появились графеновые куртки, платья, теннисные ракетки, машинное масло с графеном и ещё куча всякого бесполезного барахла, которое зачастую графена в своём составе не имело, а в лучшем случае графена добавляли сотые доли процента. Может ли графен решить проблемы батарей? До сих пор человечество не знает коммерчески успешных способов получения графена в промышленных масштабах. Высокая цена и трудности производства больших количеств графена — это одна из причин, почему мы не видим графеновых аккумуляторов в наших смартфонах. Но это не единственная причина. Использование графена в качестве катода или анода в батареях — не лучшая идея. Именно поэтому графен не самый подходящий материал для долгосрочного хранения энергии. В литиевых аккумуляторах заряд запасается за счёт того, что ионы лития проникают внутрь графитового анода и там прочно держатся. Этот процесс называется интеркаляцией. Литиевые аккумуляторы практически не подвержены саморазряду. Вы можете зарядить ваш Power Bank и через 2 месяца им воспользоваться. Если мы возьмём батарею и вместо графита для изготовления анода применим графен, то ионы лития не смогут проникнуть внутрь графена, а будут накапливаться на поверхности. В таком случае ионы будут держаться за анод очень слабо, со временем ионы могут самопроизвольно покидать графен. В итоге мы получим саморазряд батарей. Вариант, когда ионы накапливаются на поверхности анода и слабо за него держатся, хорошо подходит для суперконденсаторов. Это отличный вариант, когда нужно быстро и без особых усилий оторвать много ионов и перенести много энергии за короткий отрезок времени. Поэтому применение графена выглядит куда логичнее именно в суперконденсаторах, а вот для обычных аккумуляторов графен не особо подходит. Но ведь графеновые аккумуляторы уже давно продаются Мы регулярно слышим, что тот или иной стартап уже запустил в продажу графеновые Power Bank.
Представителям Китайской академии наук удалось создать литийсерный аккумулятор, способный после 1,4 тыс. Сингапурские ученые создали супергибкий и самовосстанавливающийся материал В Национальном университете Сингапура создали уникальный материал, идеально подходящий для гибких электронных схем. Материал, получивший название «биламинарный жидко-твердый проводник» BiLiSC , способен растягиваться и становиться в 22 раза больше относительно своей первоначальной длины без значительной потери электропроводимости.
В однослойном графене нашли гигантское магнитосопротивление
фото Графен — революционный материал 21 столетия. Это самый прочный, самый легкий и электропроводящий вариант углеродного соединения. . Графен и его производные включают однослойный графен, графен с несколькими слоями (FLG), оксид графена (GO), восстановленный оксид графена (rGO), нанослои графена (GNS). Перспективы применения графена весьма широки: в качестве проводящих наноэлементов высокочастотных транзисторов, солнечных батареях, сенсорах, суперконденсаторах.