Графен меняет мир

Велосипедная рама из графена

Британская Dassi Bikes представила первый в мире велосипед, сделанный с использованием материала на основе графена. Вес рамы составляет 750 грамм и инженеры утверждают, что его можно снизить до 400 грамм. Графен повзолит совершить революционные шаги в разработке велосипедных рам, он в три сотни раз прочнее стали, имеет электропроводящие свойства и очень лёгкий. Этот материал имеет огромный потенциал в создании новых композитных материалов, и велоиндустрия возлагает на него большие надежды. В состав рамы Dassi Bikes входит 1% графена, который находится под шести слоями углеродных волокон.

Платье из графена.

Ссылка: https://youtu.be/CTDMrB8ZL14

Британская компания CuteCircuit из Лондона, известная разработками в области «умной» одежды, показала уникальное платье с элементами из графена.

Британцы с 2004 года придумывают необычную одежду из сферы носимых технологий и интерактивной моды. Их высокотехнологичные предметы гардероба, как правило, сделаны из «умной» ткани и оборудованы разнообразными электронными устройствами. Так же, как их новая разработка Graphene Dress. В мир высокой моды это вещество с необычными электрофизическими свойствами попало впервые.

Графен является двумерным кристаллом, состоящим из одиночного слоя атомов углерода, собранных в гексагональную решётку. Он обладает выдающейся механической прочностью и рекордно большой теплопроводностью. Высочайшая подвижность носителей заряда делает его перспективным материалом для использования в электронике.

Стоит отметить, что графен впервые был синтезирован на подложке окисленного кремния русскими учёными Андреем Геймом и Константином Новосёловым в Манчестерском университете (Великобритания), за что исследователи получили Нобелевскую премию по физике в 2010 году. Платье Graphene Dress с интегрированными светодиодами благодаря графену умеет менять цвет синхронно с дыханием человека.

Графен здесь выполняет сразу две функции: он является датчиком дыхания и питает светодиоды. В качестве основной ткани для экстравагантного чёрного платья использован нейлон. CuteCircuit утверждает, что с помощью графена можно придумать ткани, которые смогут кардинально менять цвет. Презентация платья состоялась на родине графена — в британском Манчестере.

Описание графена

Графен (англ. graphene) — двумерная аллотропная модификация углерода, образованная слоем атомов углерода толщиной в один атом, находящихся в sp²-гибридизации и соединённых посредством σ- и π-связей в гексагональную двумерную кристаллическую решётку. Его можно представить как одну плоскость графита, отделённую от объёмного кристалла. По оценкам, графен обладает большой механической жёсткостью и рекордно большой теплопроводностью (~1 ТПа и ~5·103 Вт·м−1·К−1 соответственно). Высокая подвижность носителей заряда (максимальная подвижность электронов среди всех известных материалов) делает его перспективным материалом для использования в самых различных приложениях, в частности, как будущую основу наноэлектроники и возможную замену кремния в интегральных микросхемах.
Один из существующих в настоящее время способов получения графена в условиях научных лабораторий основан на механическом отщеплении или отшелушивании слоёв графита от высокоориентированного пиролитического графита. Он позволяет получать наиболее качественные образцы с высокой подвижностью носителей. Этот метод не предполагает использования масштабного производства, поскольку это ручная процедура. Другой известный способ — метод термического разложения подложки карбида кремния — гораздо ближе к промышленному производству. С 2010 года доступны листы графена метрового размера выращенные методом химического осаждения из газовой фазы.
Из-за особенностей энергетического спектра носителей графен проявляет специфические, в отличие от других двумерных систем, электрофизические свойства. Впоследствии были получены аналогичные двумерные кристаллы кремния (силицен), фосфора (фосфорен), германия (германен).
За «передовые опыты с двумерным материалом — графеном» А. К. Гейму и К. С. Новосёлову была присуждена Нобелевская премия по физике за 2010 год. В 2013 году Михаил Кацнельсон награждён премией Спинозы за разработку базовой концепции и понятий, которыми оперирует наука в области графена.

Возможное применение графена

• Графен для гибкой электроники.
• Гибкий LED-дисплей на основе графена. Светодиоды LED. Научные сотрудники Манчестерского университета объявили о создании гибкого LED-дисплея на основе графена (на изображении выше не он), доказав тем самым, что двумерные материалы тоже вполне подходят для создания гибких прозрачных дисплеев, которые в будущем будут использоваться в более энергоэффективных электронных устройствах.
• Графен как активный элемент для газовых сенсоров. Благодаря своим превосходным свойствам, такими как термоэлектрическая проводимость, большая площадь поверхности и механическая прочность, графеновые материалы являются очень перспективными для детектирования различных видов химических веществ.
• Графен — как основа для пуленепробиваемых бронежилетов. При ударе графеновой плёнки микропулей происходит растяжение графена в виде конуса, затем плёнка разрывается по радиальным трещинам, которые соответствуют кристаллографическим направлениям графеновой решётки.
• Графен повышает эффективность солнечных панелей.
• Графен представляет большой интерес для применений в органических фотогальванических элементах (ОФГЭ).
• Графеновый фотодетектор.
• Конденсатор на основе графена
• Транзисторы.
• Магний графеновый аккумулятор.