Πίνακας περιεχομένων:
Την περασμένη χρονιά η Tesla Motors Inc (TSLA TSLATesla Inc302, 78-1. 08% δημιούργησε με την Highstock 4. 2. 6 τη δική του σειρά οικιακών και εμπορικών συστημάτων συσσωρευτών καθώς και τη διεξαγωγή επιστημονικής έρευνας για την τεχνολογία των μπαταριών για τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης των ηλεκτρικών αυτοκινήτων της. Μια από τις πιο συναρπαστικές πτυχές αυτής της έρευνας είναι η πιθανή χρήση γραφένιου, μιας μοναδικής διαμόρφωσης ατόμων άνθρακα που σχηματίζει ένα δισδιάστατο στρώμα σαν κηρήθρα. Άλλες διαμορφώσεις άνθρακα περιλαμβάνουν γραφίτη, διαμάντια, μπάλες κοπής και κάρβουνο.
Το Graphene λατρεύεται ως υλικό «θαύμα», με μια δύναμη που εκτιμάται ότι είναι 100 φορές ισχυρότερη από το χάλυβα σε ένα κλάσμα του βάρους. Ιστορικά, το υλικό αυτό ήταν πολύ δύσκολο και δαπανηρό να παραχθεί και χρησιμοποιήθηκε κυρίως σε εξειδικευμένες χρήσεις εντός της βιομηχανίας ημιαγωγών. Στην πραγματικότητα, δεν ήταν απομονωμένη μέχρι το 2004. Σήμερα, όμως, δοκιμάζονται νέοι και ευκολότεροι τρόποι παραγωγής μεγάλων ποσοτήτων γραφένιου και η σειρά πιθανών χρήσεων έχει τη δυνατότητα να αποδιοργανωθεί σε πολλές βιομηχανίες.
- <->Μπαταρίες
Το Tesla ανήκει σε έναν μεγάλο αριθμό εταιρειών και πανεπιστημίων που ερευνούν πώς το graphene μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επίλυση του προβλήματος του μεγέθους και της αποδοτικότητας της μπαταρίας. Η χρήση γραφένιου σε κυψέλες μπαταρίας μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την ικανότητα και την ταχύτητα επαναφόρτισης και εκφόρτισης σε σύγκριση με τη σημερινή σύγχρονη τεχνολογία, φορτώνοντας έως και 10 φορές ταχύτερα από μια μπαταρία ιόντων λιθίου. Το Graphene μπορεί επίσης να συρρικνώσει το μέγεθος των μπαταριών βελτιώνοντας σημαντικά την ενεργειακή πυκνότητα. Ο συνδυασμός μιας ταχύτερης φόρτισης, μικρότερης μπαταρίας θα είναι μια τεράστια βελτίωση για τα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, τις κινητές συσκευές και τα ηλεκτρικά οχήματα. (Για σχετική ανάγνωση, ανατρέξτε στην ενότητα: Επένδυση στην τεχνολογία νέων μπαταριών Ευκαιρίες )
Ηλιακά κύτταρα
Το Graphene δεν είναι μόνο χρήσιμο στην ενέργεια της μπαταρίας, αλλά μπορεί επίσης να βελτιώσει την τρέχουσα κατάσταση των φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών. Η αντανάκλαση μερικών από τις ακτίνες του ήλιου στην επιφάνεια των ηλιακών συλλεκτών είναι ένα μεγάλο πρόβλημα σήμερα, καθώς η σκίαση τους με οποιοδήποτε τρόπο θα μπορούσε επίσης να μειώσει την ποσότητα ενέργειας που μπορούν να παράγουν. Η προσθήκη ενός στρώματος γραφίνης χρησιμεύει ως αντιανακλαστική επίστρωση που επιτρέπει στην πλειονότητα της ενέργειας του φωτός να περάσει για να μετατραπεί σε ηλεκτρισμό. Έρευνες έχουν δείξει ότι το graphene μπορεί να μειώσει την ανακλαστικότητα κατά 15-35%.
Τρανζίστορ
Τα τρανζίστορ είναι οι λογικές πύλες on-off που τροφοδοτούν τα μικροτσίπ και πυροδότησαν την επανάσταση του υπολογιστή. Σήμερα, ο νόμος του Moore προέβλεψε ότι ο αριθμός των τρανζίστορ που μπορούν να ταιριάξουν σε ένα τσιπ θα διπλασιάζεται κάθε 18 μήνες και η πρόβλεψη έχει φθάσει μέχρι στιγμής στην καρποφορία.Η τεχνολογία ωθεί τώρα τα όρια του πυριτίου ως υπόστρωμα για την κατασκευή ημιαγωγών, πράγμα που σημαίνει ότι ο Νόμος του Moore δεν μπορεί πλέον να κρατήσει. Το γκρέφιο μπορεί να αντικαταστήσει το πυρίτιο για να επιτρέψει ακόμα μεγαλύτερη πυκνότητα τρανζίστορ. Οι ερευνητές στο MIT και αλλού εξετάζουν πώς να πραγματοποιήσουν ένα μικροεπεξεργαστή που βασίζεται σε graphene. (Για περισσότερες πληροφορίες, βλ. Επίσης: Κορυφαία Αναδυόμενα Πεδία στην Κινητή Τεχνολογία .)
Ιατρικές Εφαρμογές
Οι ιατρικές χρήσεις για το graphene περιλαμβάνουν μηχανική ιστών. Η τρισδιάστατη εκτύπωση και άλλες μέθοδοι ανάπτυξης οργάνων βασίζονται σε ένα εύρωστο πλέγμα πάνω στο οποίο αναπτύσσονται κύτταρα. Η προσθήκη νανοσωματιδίων γραφένιου σε υπάρχοντα υλικά έχει αποδειχθεί ότι βελτιώνει τη δομική αντοχή του.
Έχει αποδειχθεί ότι το Graphene απορροφάται από συγκεκριμένα κύτταρα, συμπεριλαμβανομένων των καρκινικών κυττάρων, καθιστώντας το πιθανό φορέα για την στοχοθετημένη παροχή φαρμάκων. Πειράματα βρίσκονται σε εξέλιξη για να διαπιστωθεί αν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη θεραπεία του καρκίνου του πνεύμονα. Η ουσία έχει επίσης αποδειχθεί ότι ενισχύει την αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης, ή την PCR, τη μέθοδο που χρησιμοποιείται για την αλληλουχία των γονιδιωμάτων και την ταυτοποίηση των γονιδίων.
Η κατώτατη γραμμή
Το Graphene είναι μια λέξη που πιθανότατα θα ακούμε όλο και περισσότερο καθώς οι ερευνητές από όλο τον κόσμο αρχίζουν να μελετούν αυτό το μοναδικό υλικό με βάση τον άνθρακα. Εκτός από τα παραπάνω, υπάρχει μια πληθώρα προτεινόμενων εναλλακτικών χρήσεων για το graphene. Αυτά περιλαμβάνουν τη χρήση του ως λιπαντικό, την ανίχνευση του υπέρυθρου φωτός, την ανάπτυξη φορητών ηλεκτρονικών συσκευών, την τεχνολογία φιλτραρίσματος νερού και την αδιάβροχη επικάλυψη. Κατά τα προσεχή έτη, ακόμη πιο πιθανές περιπτώσεις χρήσης είναι βέβαιο ότι θα εντοπιστούν και θα τεθούν σε παραγωγή.