Aplikace grafenu

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 1. února 2020; kontroly vyžadují 18 úprav .

Využití grafenu je v počáteční fázi výzkumu a vývoje a výzkumu. V budoucnu je grafenová elektronika považována za hlavní aplikaci grafenu. Absence zakázaného pásma nám umožňuje považovat grafen za ideální materiál pro detekci infračerveného světla a terahertzového záření.

Optika

V roce 2011 byla v časopise Science publikována práce [1] , kde byl navržen diagram dvourozměrného metamateriálu na bázi grafenu (může být žádaný v optice a elektronice).

Akumulátory

V roce 2013 byla v Ústavu fyzikálních problémů objevena Box Graphene Nanostructure (CGNS) [2] , což je vícevrstvý systém paralelních dutých nanokanálů se čtyřúhelníkovým průřezem umístěným podél povrchu. Tloušťka stěn/čel nanokanálů je asi 1 nm. Příčné rozměry nanokanálů jsou asi 25 nm. Délka nanokanálů je několik stovek nanometrů. KGNS lze použít jako základ pro vytváření ultrasenzitivních senzorů , vysoce výkonných katalytických článků, nanokanálů pro manipulaci - sekvenování DNA , vysoce výkonných teplo odvádějících povrchů, baterií se zlepšeným výkonem, nanomechanických rezonátorů , kanálů pro multiplikaci elektronů v emisních nanoelektronických zařízeních , -kapacitní sorbenty pro bezpečné skladování vodíku .

Medicína

V roce 2014 vyvinuli vědci z Massachusetts Institute of Technology technologii, která umožňuje vytvářet otvory o určitém průměru v grafenových plátech a získávat ultrajemné filtry pro vysoký stupeň odsolování a čištění vody [3] . V únoru 2018 navrhla australská asociace pro vědu a aplikovaný výzkum (CSIRO) levný způsob hromadné a nenákladné výroby vhodných grafenových listů. Podle zástupců CSIRO vyvinutá technologie umožní opustit drahé a vícestupňové způsoby čištění vody a může vést k průlomu v řešení problému nedostatku pitné vody [4] .

V lékařském výzkumu grafen prokázal protirakovinné vlastnosti. Tým výzkumníků z University of Manchester ve Velké Británii pod vedením Michaela Lisantiho publikoval v časopise Oncotarget článek o tom, jak oxid grafenu selektivně cílí na rakovinné kmenové buňky [5] . Během studie vědci hodnotili účinky grafenu na šest různých typů rakoviny: prsu, plic, slinivky břišní, prostaty, vaječníků a mozku. Ve všech případech byl získán pozitivní výsledek. Předpokládá se, že grafen může být účinný u širokého spektra nádorů.

Elektronika

Termoelektrický efekt u grafenu převyšuje odporový ohmický ohřev , což v budoucnu umožní vytvářet na něm založené obvody, které nevyžadují chlazení [6] [7] .

Termoelektrický efekt výrazně zvýší účinnost polovodičových solárních článků využívajících grafen. Přidání grafenu do mnoha konstrukčních materiálů zvyšuje jejich pevnost a odolnost proti opotřebení. Tím se vlastnosti betonu po přidání 0,05 % grafenu zlepšují díky zvýšení pevnosti. [osm]

Plastové desky dopované grafenem se používají k odvodu tepla [9] v plochých a lehkých konstrukcích mobilních telefonů, kde odvádějí teplo pryč od baterie [10] [11] .

Poznámky

  1. ↑ Je navrženo schéma dvourozměrného metamateriálu na bázi grafenu
  2. ↑ RV Lapshin (2016). „STM pozorování krabicovité grafenové nanostruktury se objevilo po mechanickém štěpení pyrolytického grafitu“ (PDF) . Aplikovaná povrchová věda ]. Nizozemsko: Elsevier BV 360 : 451-460. arXiv : 1611.04379 . Bibcode : 2016ApSS..360..451L . DOI : 10.1016/j.apsusc.2015.09.222 . ISSN  0169-4332 .(existuje překlad do ruštiny ).
  3. ↑ David L. Chandler. Jak vytvořit selektivní díry v grafenu .  Nová technika vyvinutá na MIT produkuje vysoce selektivní filtrační materiály , což by mohlo vést k účinnějšímu odsolování . News Office MIT (25. února 2014) . Datum přístupu: 6. dubna 2018.
  4. ↑ V Austrálii vytvořili technologii pro filtrování a odsolování vody pomocí grafenu . NEWSru.com (15. února 2018). Datum přístupu: 16. února 2018.
  5. ↑ Catharine Paddock PhD. Grafen vykazuje protirakovinný  potenciál . Medical News Today (26. února 2015). Staženo: 23. března 2015.
  6. ↑ Grafenové mikroobvody se mohou samy ochladit Archivní kopie z 16. října 2017 na Wayback Machine
  7. ↑ Samochlazení pozorované v grafenové elektronice | News Bureau | University of Illinois (nedostupný odkaz) . Získáno 12. října 2018. Archivováno z originálu 18. srpna 2015. 
  8. ↑ Evgeny Ametistov Grafen mění vše // Expert , 2021, č. 21. - str. 55-57
  9. ↑ Unikátní látka a její aplikace - Nauka - Kommersant
  10. ↑ Grafen plněný v plastech s vysokou tepelnou vodivostí - Digitální žurnál
  11. ↑ https://www.researchgate.net/publication/345416166_Graphene_film_for_thermal_management_A_review

Literatura