Under de senaste åren har det varit mycket surr kring ett supermaterial som kallas grafen. Men vad är grafen ? Tja, föreställ dig ett ämne som är 200 gånger starkare än stål och ändå 1 000 gånger lättare än papper.
Låter det som science fiction? Det är det inte – det är grafen.
Innehåll
År 2004 "lekade" två forskare från University of Manchester, Andre Geim och Konstantin Novoselov, med grafit. Ja, samma saker som du hittar i spetsen på din penna. Nyfikna på detta material undrade de om de kunde skala ner det till ett enda lager. Så de sträckte sig efter ett ovanligt verktyg:tejp.
"Du sätter [klibbigt tejp] på grafit eller glimmer och skalar det översta lagret", förklarade Geim till BBC. Det finns flagor av grafit som lossnar på din tejp. Sedan viker du tejpen på mitten och klistrar på flingorna ovanpå och delar dem igen. Och du upprepar denna procedur 10 eller 20 gånger.
"Varje gång delas flingorna i tunnare och tunnare flingor. I slutet sitter du kvar med mycket tunna flingor fästa på din tejp. Du löser upp tejpen och allt går i lösning."
Överraskande nog gjorde tejpmetoden underverk. Detta lekfulla experiment ledde till upptäckten av enskiktsgrafenflingor.
2010 delade Geim och Novoselov Nobelpriset i fysik för deras upptäckt av grafen, ett material som består av kolatomer ordnade i ett sexkantigt galler som påminner om hönsnät.
En av de främsta anledningarna till att grafen är ett sådant underverk är på grund av dess struktur. Ett enda lager av orörd grafen ser ut som ett lager av kolatomer arrangerade i en hexagonal gitterstruktur. Denna bikakeformning i atomär skala ger grafen dess imponerande styrka.
Grafen är också en elektrisk superstjärna. Den leder elektricitet bättre än något annat material vid rumstemperatur.
Kommer ni ihåg de där kolatomerna vi pratade om? Tja, var och en av dem har en extra elektron som kallas en pi-elektron. Denna elektron rör sig fritt, vilket gör att den kan överföra elektrisk ledningsförmåga över flerskiktsgrafenet nästan utan motstånd.
Detta gör grafen till den snabbaste ledaren av elektricitet vid rumstemperatur.
Ny grafenforskning vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) upptäckte något nästan magiskt:När du roterar två grafenlager något (bara 1,1 grader) ur linje, blir grafen en supraledare.
Detta innebär att den leder elektricitet utan motstånd och ingen värme, vilket öppnar fantastiska möjligheter för rumstemperatur supraledning i framtiden.
En av de mest efterlängtade tillämpningarna av grafen ligger i batterier. Med tanke på den exceptionella ledningsförmågan skulle vi kunna producera grafenbaserade batterier som laddas snabbare och håller längre än våra nuvarande litiumjonbatterier.
Några stora namn som Samsung och Huwei är redan på detta spår, ivriga att ta med sådana framsteg till våra vardagliga prylar.
Till 2024 kan vi förvänta oss en rad grafenprodukter på marknaden, enligt Andrea Ferrari, chef för Cambridge Graphene Centre, som också är vetenskaps- och teknikansvarig för Graphene Flagship, ett samarbete på 1 miljard euro av Europeiska Union för att påskynda utvecklingen av grafenteknologi.
Forskningspartner med flaggskeppet tillverkar redan grafenbatterier som överträffar dagens bästa högenergiceller med 20 procent kapacitet och 15 procent energi. Andra team har byggt grafenbaserade solceller som är 20 procent effektivare när det gäller att omvandla solljus till elektricitet.
Även om det finns några tidiga produkter som redan utnyttjar grafens potential, såsom sportutrustning från företaget Head, är det bästa ännu att komma. Och som Ferrari nämner, "Vi säger grafen, men vi pratar verkligen om ett stort antal alternativ som undersöks. Saker och ting går i rätt riktning."
Den här artikeln har uppdaterats i samband med AI-teknik, sedan faktagranskad och redigerad av en HowStuffWorks-redaktör.
Nu är det snyggtSportutrustningstillverkaren Head, har redan integrerat detta fantastiska material. Deras Graphene XT tennisracket säger sig vara 20 % lättare med samma svingvikt. Nu är det en seriös teknik som förändrar spelet!
