Հայտնաբերվել է մատիտի բիծի մեջ, կարո՞ղ է գրաֆենը լինել նոր սուպեր նյութը, որը փոխակերպում է հեծանիվների արդյունաբերությունը:
Իրականում գրաֆենը պարզ նյութ է: Այն ածխածնի ատոմների մեկ շերտ է, որի հաստությունը 0,3 նանոմետր է, ինչը միլիոն անգամ ավելի բարակ է, քան այս ամսագրի թուղթը: Այնուամենայնիվ, այն 150 անգամ ավելի ամուր է, քան պողպատը և 20% ավելի առաձգական: Այն ավելի լավ է փոխանցում էլեկտրականությունը, քան պղնձը կամ ոսկին՝ վայրկյանում մեկ միլիոն մետր արագությամբ: Այն արագ ջերմություն է թափում: Այն թափանցիկ է, ինչպես նաև ամբողջովին անթափանց, և այն պետք է ունենա նույն ազդեցությունը 21-րդ դարում, ինչ ածխածնային մանրաթելն արեց 20-րդում և պողպատը 19-րդում: Զարմանալի չէ, որ Մանչեսթրի համալսարանի երկու նյութագետները, ովքեր հայտնաբերեցին այն 2003 թվականին՝ Անդրե Գեյմը և Կոնստանտին Նովոսելովը, արագորեն արժանացան Նոբելյան մրցանակի և ասպետական կոչումների:Բայց ի՞նչ կապ ունի սա հեծանիվների հետ:
Գրաֆենի վաղ որդեգրողները
Գրաֆեն պարունակող առաջին հեծանվային արտադրանքները սկսում են հայտնվել շուկայում: Vittoria-ն օգտագործում է գրաֆեն իր վերջին ածխածնային Qurano շրջանակների մեջ (տես p20), իսկ Catlike-ը նույնպես օգտագործում է այն իր բարձրորակ Mixino սաղավարտում: Պատվերով ածխածնային շրջանակների ստեղծող Ռիչարդ Քրադոկը Craddock Cycles-ից ասում է. «Այս պահին գրաֆենի հետ կապված շատ հուզմունք կա, բայց դրանք միայն առաջին փորձերն են: Ինչպես յուրաքանչյուր նոր նյութ, դրա ողջ ներուժը դեռ հայտնի չէ, բայց, ամենայն հավանականությամբ, առավելագույն օգուտը ոչ թե որպես ածխածնի փոխարինում է, այլ որպես ուժեղացում: Ես կօգտագործեի այն, երբ դա ապացուցվի:»
Մանչեսթերի համալսարանի Գրաֆենի ազգային ինստիտուտի գիտաշխատող Փոլ Վայփերը ասում է. «Գրաֆենը կարող է բարելավել կոմպոզիտային նյութերի մեխանիկական հատկությունները, քանի որ այն կարող է կիսել լարվածությունը, երբ ավելացվում է էպոքսիդային խեժի մատրիցին և այն ավելի կոշտացնում: Այնուամենայնիվ, դուք պետք է ճիշտ հավասարակշռություն ձեռք բերեք: Շատ գրաֆեն, ասենք մատրիցայի 10 կամ 20%-ը, այն կդարձնի իսկապես կոշտ, բայց նաև փխրուն:«
Նրա գործընկերները ներկայումս կատարելագործում են գրաֆենի օգտագործումը օդատիեզերական կոմպոզիտային շրջանակներում, և իսպանական մեքենաներ արտադրող Spania-ն այն արդեն ներառում է իր GTA սուպերքարերի շասսիում: Այսպիսով, կարո՞ղ են հաջորդը լինել հեծանիվների շրջանակները: «Ոչ մի պատճառ չկա, թե ինչու այն չի կարող օգտագործվել հեծանիվների շրջանակներում, և ես վստահ եմ, որ ինչ-որ մեկն արդեն աշխատում է դրանց վրա», - կանխատեսում է Wiper-ը: Vittoria-ն այնպիսի հավատ ունի գրաֆենի նկատմամբ, նա իր փողերը դնում է այնտեղ, որտեղ իր բերանը կա: «Ես պատահաբար հինգ տարի առաջ ընթրեցի Directa Plus-ի հիմնադիրի հետ՝ Եվրոպայում գրաֆենի առաջին գործարաններից մեկի, և մտքովս առաջացավ գրաֆեն օգտագործել մեր արտադրանքներում», - ասում է Vittoria-ի նախագահ Ռուդի Քամպանը: «Այնուհետև մենք որոշեցինք ներդրումներ կատարել դրանցում, լինել առաջատար դիրքերում»:
Vittoria-ն պնդում է, որ օգտագործելով գրաֆենը նոր Qurano ածխածնային անիվներում, այն բարձրացրել է անցքերի ամրությունը և եզրի կողային կոշտությունը մինչև 30%: Բայց ամենից առաջ, Campagne-ն ոգևորում է. «Գրաֆենի բարելավված ջերմության ցրումը նվազեցնում է եզրի կուտակված ջերմաստիճանը [արգելակման տակ]՝ պահելով այն շատ ցածր այն շեմից, որտեղ ածխածնի մանրաթելը կսկսի քայքայվել։«
Ածխածնի մեջ գրաֆեն ավելացնելը այնքան էլ պարզ չէ, որքան ձեր սուրճի մեջ շաքար ավելացնելը: Directa Plus-ը գրաֆեն է մատակարարում Vittoria-ին որպես «նանո-թրոմբոցիտներ», որոնց հաստությունը ընդամենը երեքից յոթ ատոմ է: «Մեծ մարտահրավերը գրաֆենի գրեթե կատարյալ ցրման հասնելն էր էպոքսիդային խեժի հիմնական խմբաքանակում՝ նախապես պատրաստված ածխածնի թիթեղների համար», - ասում է Campagne-ը::
Ոգեշնչման կտոր
«Մարդիկ տասնամյակներ շարունակ ենթադրում էին, որ գրաֆենը գոյություն ունի ածխածնային նյութերի ալոտրոպների մեջ, ինչպիսիք են գրաֆիտը, ածուխը և ադամանդը, բայց ոչ ոք չգիտեր, թե ինչպես այն պատրաստել որպես մեկ երկչափ շերտ», - ասում է Wiper-ը: Ոգեշնչված պահին Գեյմը և Նովոսելովը սկսեցին բյուրեղային գրաֆիտի կեղտից, որը գործնականում մատիտի նշան էր, որը կազմված է գրաֆենի բազմակի, շարված շերտերից, և կպչուն ժապավենի միջոցով նրանք հանեցին գրաֆիտի մի մասը:Հետաքրքրված լինելով՝ նրանք դա արեցին նորից ու նորից, մինչև վերջապես մեկուսացրեցին մեկ շերտ՝ մաքուր գրաֆեն։ Հետո նրանք փորձարկեցին այն։
«Սովորաբար, երբ նյութերն ավելի ու ավելի բարակ են դարձնում, դրանց հատկությունները վատանում են», - ասում է ինքը՝ Գեյմը: «Բայց գրաֆենով մենք գտանք, որ ամեն ինչ միայն ավելի լավն է»:
Աշխարհի Լաբորատորիաներն այժմ գրաֆեն են արտադրում տարբեր ձևերով՝ տարբեր մաքրությամբ, տարբեր նմուշների չափերով և խմբաքանակով: Օրինակ, Catlike-ն ասում է, որ օգտագործում է նանո մանրաթելեր՝ իր Mixino սաղավարտների ամրությունը պահպանելու համար, որոնք այժմ 10 գ-ով ավելի թեթև են, քան նախորդ մոդելները: Մյուսներն այն օգտագործում են նանո ժապավենների տեսքով, իսկ Samsung-ը և Sony-ն պնդում են, որ հորինել են շարունակական թիթեղներ պատրաստելու ուղիներ: Այնուամենայնիվ, զարմանալին այն է, որ այն չափազանց թանկ չէ: Դուք կարող եք գնել մեկ կիլոգրամ նանո-թրոմբոցիտներ 150 ֆունտից ցածր գնով: Քանի որ նյութի ավելի շատ տարբերակներ են ստեղծվում, վստահ է, որ մարքեթինգային նյութում «գրաֆեն» բառի օգտագործումը շփոթություն կստեղծի սպառողների համար: Դժվար կլինի պարզել, թե արդյոք արտադրանքը, որը պնդում է, որ «գրաֆենով ուժեղացված է», իրոք պարունակում է ենթամանրադիտակային նյութ, թե արդյոք այն ինչ-որ լավ բան է անում:Դա սողանցք է, որն անբարեխիղճները կարող են օգտագործել:
«Լաբորատորիան կարող է ստուգել նյութը, որպեսզի տեսնի, թե արդյոք այն աշխատում է այնպես, ինչպես պնդում են, բայց դուք պետք է քիմիական փորձարկում կատարեք, որպեսզի համոզվեք, որ գրաֆենը առկա է», - ասում է Wiper-ը: Եվ քանի որ գրաֆենը գոյություն ունի ածխածնի, նույնիսկ ածխի փոշու շատ ձևերի մեջ, դա կարող է լինել Trades Description Act դժոխք: Բայց ճիշտ ձեռքերում, նրա խոստումը հեծանվային արդյունաբերության համար հսկայական է: Գրաֆենի պոտենցիալ օգտագործումը ներառում է կոռոզիայի կանխարգելումը բաց մասերի վրա, ինչպիսիք են եզրերը, շղթայական օղակները և ճառագայթները, կամ, եթե ներկառուցված են ածխածնային բաղադրիչների մեջ, գրաֆենի նանո մանրաթելերը կարող են էլեկտրաէներգիա փոխանցել կամ նույնիսկ տվյալներ փոխանցել: Դա կնվազեցնի մալուխային մալուխները էլեկտրոնային փոխադրումների և հեծանիվների համակարգիչների համար: Որպես այլընտրանք, այն կարող է ձևավորել լարման չափիչներ ածխածնային հանգույցներում, կռունկներում, ոտնակներում, շղթայական օղակներում կամ կոշիկի ներբաններում, որտեղ նրա նանո մանրաթելերը կնվազեցնեն բարդությունը և պոտենցիալ կնվազեցնեն էներգիայի հաշվիչների գինը::
Նանո-ադամանդներն արդեն պատվել են գրաֆենով, որպեսզի ստեղծեն սուպեր-քսանյութեր, որոնք կարող են վերացնել առանցքակալների գրեթե բոլոր շփումները, իսկ հաջորդ տարի խոստանում են գերպայծառ, գրաֆենով ուժեղացված LED-ներ:Գրաֆենի սուպերկոնդենսատորը կարող է պոտենցիալ ավելի շատ էներգիա կուտակել, քան գոյություն ունեցող ցանկացած մարտկոց, հետևաբար, հնարավոր կլինի նաև զգալիորեն ավելի թեթև էլեկտրոնային փոխադրող բաղադրիչները: Ավելին, պոլիպրոպիլենային մանրաթելերի մեջ գրաֆենի էլեկտրոդների ներկառուցման փորձարկումները նույնպես շարունակվում են, այնպես որ հագուստի հագուստի մեջ ապագա ներառման համար նույնիսկ որոշակի ներուժ կա: Այս փուլում դա հիպոթետիկ է, բայց կարող է լինել մի պահ, երբ ձեր մարզաշապիկը և կիսավարտիքը դառնում են խելացի՝ զգալով ձեր սրտի հաճախությունը, արյան ճնշումը, ջերմաստիճանը, քրտինքի հաճախությունը և նույնիսկ առանձին մկանների ակտիվությունը: Կարծես թե դրա օգտագործումն ու օգուտները քիչ սահմաններ ունեն։
«Գրաֆենն ակնհայտորեն այնքան նոր է, որ դրա կիրառությունները նոր են սկսել ուսումնասիրել», - ասում է Campagne-ը: «Գոյություն ունեցող ապրանքների մեծ նոր բարելավումներ կամ նոր կիրառություններ և կատարելագործումներ գտնելու համար երկար տարիներ կպահանջվեն հիմնարար և կիրառական ուսումնասիրություններ: Ճանապարհորդությունը դեռ նոր է սկսվում։'
