Hva er grafen? 7 måter det vil snart revolusjonere Tech

I de siste årene har grafen vært noe av et buzzword: et nytt materiale med bemerkelsesverdige egenskaper som lover å revolusjonere alt om våre liv. Men er det alt tomt? Hva er grafen og hva kan vi egentlig forvente av det?

graphene er en uvanlig form for en av de vanligste elementene på planeten (karbon) og ble oppdaget og syntetisert i University of Manchester tilbake i 2004. Den består av mange ark karbon, hvert ark bare et enkelt atom tykt, alt ordnet i en sekskantet gitter.

Og på grunn av dette har den alle slags interessante og uventede egenskaper. For eksempel er grafen omtrent 200 ganger sterkere enn stål og seks ganger lettere. Den utfører varme og elektrisitet og er ekstremt lysfølsom mens den er nesten helt gjennomsiktig.

Siden oppdagelsen har forskere og ingeniører vært opptatt med å lete etter praktiske måter å bruke dette ekstraordinære materialet på. Liste over muligheter er nesten uendelige, men her er noen av stedene du kan forvente å se grafen gjøre en forskjell i livet ditt snart nok.

1. Computer Chips

For en stund har vi sett dataplisjer følge Moores lov Hva er Moores lov, og hva har det å gjøre med deg? [MakeUseOf Forklarer] Hva er Moores lov, og hva skal det gjøre med deg? [MakeUseOf Forklarer] Uflaks har ingenting å gjøre med Moores lov. Hvis det er foreningen du hadde, forvirrer du det med Murphys lov. Men du var ikke langt unna fordi Moores lov og Murphy's Law ... Les mer, noe som betyr at de dobler seg i kraft omtrent hver 18. måned eller så, men nå nærmer vi oss grenser for hvor små silikon transistorer kan gjøres. I denne hastigheten vil Moores lov ikke lenger være sann fremover.

Men forskning pågår for å se hvordan grafen kan brukes i kombinasjon med silisium for å produsere raskere, mindre og mindre energiintensive prosessorer. IBM har investert 3 milliarder dollar i grafenforskning og forventer å ha en grafisk prosessor på markedet innen 2019.

I beste tilfelle har sjetonger inkludert grafen potensialet til å være størrelsesordener raskere enn tradisjonelle silisiumspån, så et gjennombrudd her kan være utrolig for databehandlingsverdenen.

2. Batterier

Vi er helt avhengige av batterier i denne nåværende alder av smarttelefoner og annen bærbar elektronikk, og derfor søker vi alltid etter måter å få dem til å vare lenger. Graphene viser mye løfte på dette området.

Samsung rapporterte en viss suksess med å øke batterikapasiteten ved å inkorporere grafen i litiumionbatterier, og på lignende måter avslørte Dongxu hva den sier er verdens første grafenbatteri. Dongxu hevder at dets 4 800 mAh batteri kan lade opp hele 15 minutter. Det er uklart på dette tidspunktet når det blir tilgjengelig for kjøp.

Hvorvidt disse produktene noensinne har rammet markedet, er potensialet for grafen i batterier intet mindre enn forbausende. Hvis det noen gang er fullt realisert, kan det være en av de mest revolusjonerende utviklingene som skjer i flere tiår. Graphene supercapacitor batterier har potensial til å vare fem ganger så lenge lithium-ion batterier av samme størrelse og lade opp i en brøkdel av tiden.

I tillegg til, i motsetning til litiumionbatterier, er de giftfri og har ingen risiko for å eksplodere. Hvorfor var Heck Samsungs batterier eksplodert uansett? Hvorfor Heck var Samsungs batterier eksploderende uansett? Over 30 forskjellige Samsung Galaxy Note 7-telefoner eksploderte. Hvorfor skjedde det? Og har du noe å bekymre deg for med din egen telefon? Her er alt du trenger å vite. Les mer .

Med grafen superkapacitorer kan smarttelefoner vare i en uke eller mer på en enkelt ladning, og elektriske biler vil ha forbedrede områder som kan konkurrere med forbrenningsmotoren. Når de trenger å bli ladet, vil prosessen ta sekunder eller minutter i stedet for timer. Det er gode nyheter fordi ladinggrenser er et stort hinder i den omfattende vedtakelsen av elektriske biler. Hvordan elektriske biler vil overvinne ladegrenser Hvordan elektriske biler vil overvinne lading Grenser Elektriske biler er flotte - med unntak av deres rekkevidde. Kan elektriske biler overvinne rekkevidde teknologier? Les mer .

3. Trykt elektronikk

Grafene kan skrives ut på papir (eller andre materialer) og, hvis de er i form av en krets, kan leses av RFID-lesere. Billetter, ombordstigningspass, og så videre er de mest åpenbare umiddelbare bruken av slik teknologi, men det er ingen mulighet for mulighetene. Brukbar elektronikk, fleksible sensorer og skjermer, og til og med elektroniske tatoveringer kan alle bli vanlige i nær fremtid.

4. Kamerasensorer

Graphene er mye mer lysfølsomt enn silikonet som for tiden brukes i bildesensorene til digitale kameraer. Dette åpner muligheten for bedre kameraer som fungerer bra i svake lysforhold, noe som er gode nyheter for stort sett alle fotografer og videografer. (Nokia jobber til og med på en smarttelefon som vil ha en grafenbasert kamerasensor som lover å være mindre energiintensiv og mye billigere enn dagens kameraer.)

Den høye gjennomsiktigheten av grafen - det gir omtrent 97,7 prosent lys gjennom - åpner også potensialet for 3D-kameraer og for kameraer der bildefokus kan justeres senere. Flere lag av grafen kan ordnes slik at bilder kan fanges med en rekke fokuspunkter, og fokus kan justeres etter at bildet er tatt.

5. Forbedret høyttalere

Høyttalerne vi bruker i dag stole på mekaniske deler som vibrerer for å skape lyd. Dette betyr at det må være nok fysisk plass for at delene kan bevege seg, og det begrenser hvordan små høyttalere kan være og hvor høyttalere kan plasseres.

Forskere i Korea har brukt prinsippet om termoakustikk - produserer lyd ved raskt oppvarming og avkjøling av materiale - for å lage høyttalere fra et grafenluftgel som er tynt og ikke vibrerer. Slike høyttalere ville være ideelle for mobile enheter og kunne også enkelt installeres i vegger eller flatskjerm-TVer.

Det er ingen tegn på at et produkt kommer til markedet når som helst, men det er en spennende fremgang med mye potensial til å forandre lydens verden..

6. Sterkere berøringsskjerm

Fordi grafen er nesten helt gjennomsiktig, kan den brukes på glass, og en potensiell bruk er å styrke berøringsskjermene på smarttelefonene våre.

Grafen er sterkere enn diamant og en skjerm belagt med den ville være nesten uforgjengelig - eller i det minste ville ikke bryte når den glir ut av hånden. Herdet glass har flere andre bruksområder, selvfølgelig, og de andre egenskapene til grafen betyr at smarte vinduer og vindruter også er mulige muligheter..

Graphene holder også løftet om fleksible skjermer som vil bøye seg i stedet for å bryte. I mellomtiden er det noen ting du kan gjøre 7 Praktiske ting du bør gjøre etter å ha sprakket smarttelefonens skjerm 7 Praktiske ting du bør gjøre etter å ha sprakket på din smarttelefons skjerm Kanskje en runaway elefant traff på den nylig droppet telefonen på en parkeringsplass ved siden av den lokale dyrehagen. Les mer om telefonens skjermbrudd.

7. Sportsutstyr

Grafene er ekstremt lyse og ekstremt sterke, to egenskaper som er svært ønskelige i sportsutstyr, og i de fleste sportsgrenser er enhver vekt som blir barbert ut av utstyr til en konkurransefortrinn. Sykling er den mest åpenbare, hvor high-end sykler allerede bruker lett kulfiber.

Graphene kombinert dårlig med karbonfiber kan senke vekten enda lenger, mens du opprettholder styrke. Dassi, et U.K. selskap, har produsert en sykkelramme som inneholder grafen som veier bare 750 gram og håper å få det ned til 350 gram i nær fremtid.

Men du kan også forestille deg hvordan dette kan virke inn i ulike områder av teknologivirksomheten, hvor brukerne stadig blir wowed av neste telefon, laptop eller kamera som er sterkere, lettere og tynnere enn de som før. Og hvis grafenproduksjonen viser seg å være billigere, enda bedre.

Graphene og fremtiden

Ovennevnte er bare noen av de mulige bruksområdene til grafen, de som du mest sannsynlig har i hendene i nær fremtid, men det er også et bredt spekter av potensielle industrielle og medisinske bruksområder som kan være like revolusjonerende.

Det gjenstår å se om graphene vil leve opp til de høye forventningene vi har lagt på den. Det kan hende at noen produksjonsproblemer forblir uoverstigelige eller at kostnadene gjør noen av de ovennevnte bruksområder upraktiske, men hvis en brøkdel av potensialet kan realiseres, vil det revolusjonere verden vi lever i.

Forventer du å se grafenprodukter på markedet snart? Hvilke applikasjoner exciterer deg mest? Gi oss beskjed i kommentarfeltet nedenfor.

Bildekreditt: BONNINSTUDIO via Shutterstock.com

Utforsk mer om: Futurology, Technology.