Мы знаем, что графен представляет собой лист углерода толщиной в один атом с уникальными свойствами. Он имеет однослойную гексагональную кристаллическую структуру и в 200 раз прочнее стали. Он в пять раз легче алюминия и обладает уникальными электрическими и тепловыми свойствами. С момента его открытия мы слышали обещания о том, как он произведет революцию во многих технологиях, и в некоторых случаях это произошло. И сколько из этих обещаний еще предстоит выполнить сегодня?
Все еще в ожидании ...
Графен отлично подходит для сенсорных экранов , OLED или ЖК-дисплеев, но никто еще не сделал этого. Конечно, всем ясно, что в будущем у нас будет графеновая электронная бумага. Тоже сверхлегкие мобильные экраны из этого материала, но ... пока нет.
Его любопытная проницаемость для воды, но непроницаемость для большинства других жидкостей и газов, делает его идеальным для изготовления фильтров. Вскоре появилось много планов построить опреснительные установки с графеном. Для многих регионов мира будет очень важно иметь возможность легко получить пресную воду. Но ни один из этих фильтров еще не вышел из лаборатории .
Экспериментальный гибкий OLED-дисплей
Мы знаем, что углеродное волокно часто используется в конструкции самолетов, и следующим шагом будет графен . Очень прочный, его электрические свойства улучшают устойчивость к ударам молнии. И сам по себе датчик усилий, помимо других преимуществ. У самолета около 100 километров кабеля, и графен в структуре может спасти больше всего. Но ... опять же, это все еще в разработке.
Еще одно обещание графена - его эффективность для фотоэлектрических элементов. Практически прозрачный, хороший проводник тепла и электричества, его поведение при таком использовании очень многообещающее. Солнечные электростанции не только дешевле и эффективнее существующих, но и менее загрязняют окружающую среду при производстве. В будущем мы даже сможем носить одежду, внешний вид которой будет заряжать наш мобильный телефон благодаря графену. Но, как и другие обещания, это произойдет в более или менее отдаленном будущем.
Устойчивый и проводящий
Некоторые из фактических и нынешних применений графена связаны с его механической прочностью. Просто добавьте его к другим материалам, чтобы увеличить его прочность . Металлы или пластмассы приносят пользу, и эти соединения уже используются в аэрокосмической технике, строительстве и мобильных устройствах. Уже существует первая резиновая смесь для шин, содержащая графен. Perpetuus Carbon (Великобритания) производит графен и разработала добавку к резиновой смеси с волшебным материалом, который уже используется в велосипедных шинах и будет использоваться в автомобилях.
Велосипедные шины с графеном
С другой стороны, графен - лучший проводник тепла в мире. Поскольку он прочный и легкий, он идеально подходит для использования на деталях, которые требуют отвода или отвода тепла. Известно, что по крайней мере один крупный производитель мобильных телефонов использует лист графена для передачи тепла от чипов в более теплые области внутри мобильного телефона.
Суперконденсаторы
Одно из первых применений графена - это изготовление конденсаторов. Конденсатор - это электронный компонент, который накапливает электрический заряд. В отличие от аккумулятора, у него практически нет потерь между зарядкой и разрядкой. Кроме того, эти загрузки и загрузки могут быть очень быстрыми. Но до недавнего времени огромных конденсаторов не было: это суперконденсаторы.
Китайский трамвай переехал с графеновыми суперконденсаторами
В настоящее время он наиболее широко применяется в электромобилях. Но намного больше, чем автомобиль или мотоцикл: автобусы, трамваи или поезда. Когда один из этих транспортных средств с электрическим приводом тормозит, его двигатели вырабатывают огромное количество энергии за очень короткое время. Только суперконденсатор может получать и хранить эту энергию, так как батареям требуется больше времени. А затем верните эту энергию, чтобы начать работу. У китайского производителя CRRC уже есть две модели с графеном. Один для автобусов, способный проехать до 10 километров после зарядки всего за одну минуту. Другой, для трамваев, заряжается за 30 секунд и перемещает трамвай на расстояние до 6 километров . При производстве он загрязнен намного меньше, чем традиционные материалы, и они не имеют риска взрыва.
Для машин или скутеров
Zap & Go - британская компания, которая также производит суперконденсаторы с ионами углерода и графена. Его цель - заменить многие современные литиевые батареи: в скутерах, дрелях, пылесосах ... или автомобилях. Созданные как компания, параллельная Оксфордскому университету, они очень близки к тому месту, где 40 лет назад родились первые литиевые батареи. Теперь наступает черед этой новой технологии, более дешевой в производстве, более экологичной, безопасной и долговечной. Графеновая «батарея» (суперконденсатор) может прослужить 20-30 лет при нормальном использовании.
Суперконденсаторы с графеном и углеродными нанотрубками
Другой известный производитель - German Skeleton Technologies. Они запатентовали тип ультраконденсатора, в котором используется структура графеновых нанотрубок. Они были одними из первых, кто внедрил эту технологию , и они играют с преимуществом. Они продают «батареи» разных размеров, и они использовались на соревнованиях (KERS в F1 или World Endurance), в некоторых автомобилях (система старт-стоп на светофоре) или в Европейском космическом агентстве для различных космических систем. Они также специализируются на больших приложениях, например, для накопления энергии на ветряных электростанциях. В ветреную погоду избыточная энергия сохраняется, так что в затишье ее можно продолжать посылать.
Как мы видим, постепенно прибывают применения «волшебного» материала графена, хотя некоторые из самых ожидаемых по-прежнему заставляют нас ждать.