Графен называют чудо-материалом нового тысячелетия. Что касается автомобильной промышленности, то к примеру, в последней разработке он был использован для решения сложной проблемы микропластического загрязнения, попадающего в окружающую среду в результате износа автомобильных шин.
Графен был впервые обнаружен в 2004 году и в 2009 году попал в поле зрения журналистов. Его назвали чудо-материалом, поскольку он имеет потенциал широкого использования в солнечных элементах, хранении энергии и других областях чистых технологий. Графен — это двумерная форма графита. Кто любит рисовать карандашами знает, что графит это такие куски материала, с которым легко работать. Графен же в свою очередь – это лист толщиной всего в один атом, он имеет решетчатую структуру, напоминающую проволочную сетку, и с ним как раз работать очень непросто.
«Графен в 100 раз прочнее стали. Он настолько прочный, что его тонкий слой может выдержать слона, — восхищается Министерство энергетики США. — Он может растягиваться и почти прозрачен. Он лучше проводит ток чем медь. В будущем будут открыты новые возможности применения по мере того, как ученые узнают больше об этом материале».
Несмотря на привередливость материала, его потенциал для применения в чистых технологиях вдохновил ученых более глубоко изучить его свойства. Так, исследовательская группа из Швейцарского федерального технологического института обнаружила и визуализировала электронные водовороты в графене. «Признаки гидродинамического режима были идентифицированы в графене. При этом стационарные вихри, предсказанные теорией гидродинамического потока практически незаметны», — пытается нам пояснить старший редактор Science Елена Стаич. Это явление было предсказано и ранее, но команда из Цюриха сообщила, что их исследование является первым, в котором используется метод прямого обнаружения электронных вихрей при комнатной температуре, то есть без использования криогенной среды.
Пока ученые работают над фундаментальными исследованиями, практические применения графена уже нашли себя в промышленности. Так, британская компания по климатическим технологиям Levidian, продает графен и водород, полученные из метана. С точки зрения чистых технологий это не особенно правильно, но компания использует и неископаемый метан, получаемый из устойчивых ресурсов, включая системы очистки сточных вод, свалки и сельскохозяйственные отходы. Levidian сообщает о «многообещающих результатах» своих исследований по использованию графена для предотвращения износа шин. Компания также ожидает, что шины с добавлением графена могут улучшить характеристики электромобилей. Технология, кстати, уже применяется в велосипедных шинах. Levidian отмечает, что электромобили, как правило, тяжелее, чем их бензиновые аналоги, что потенциально делает их шины более восприимчивыми к износу. Проблема в том, что шины выделяют большое число микрочастиц резины и других загрязняющих веществ, независимо от того, электрический автомобиль или нет. «Широкое применение в протекторах шин соединений диоксида кремния с целью улучшения их абразивных свойств усугубляет проблему, вызывая выщелачивание токсичных антиозонирующих присадок», — поясняют ученые из Levidian.
Однако, шины — не единственный элемент электромобиля, который может выиграть от применения графена. Аккумуляторы также оказались в центре внимания исследователей. Калифорнийская фирма Lyten только что начала поставку образцов своей литий-серной аккумуляторной батареи, обогащенной графеном. В новой формуле аккумуляторов нет кобальта, марганца и никеля. И это не единственный пример. Национальный университет Сингапура работает над твердотельной батареей с содержанием графена и ниобия. «Новые ниобий-графеновые батареи доказали свою большую эффективность и безопасность по сравнению с традиционными литий-ионными батареями», — сообщил NUS в прошлом году.
Ник Савжани из Инновационного центра графеновой инженерии в Манчестере рассказал об исследовании свойств графена с целью уменьшения объема и веса аккумуляторных блоков. «Мы стремимся пролить свет на возможности аккумуляторных систем на основе графена, подчеркивая его важность в энергетических системах следующего поколения. Графен, получивший признание за свои исключительные свойства, обладает высокой проводимостью и уже вышел из области теоретического чуда. Он уже оказал существенное влияние на различные отрасли промышленности», — сказал Савджани.
Другая новость появилась на прошлой неделе. Журнал Optical Materials опубликовал отчет о новом гибком солнечном элементе, включающем оксид графена, наночастицы оксида титана и графитированный полианилин. Гибкие солнечные элементы представляют интерес для создателей электромобилей, обеспечивая большее покрытие изогнутых частей кузова.
Предлагаем всем вместе продолжить следить за судьбой этого важного материала и пожелаем успехов трудолюбивым ученым.
