Hoe grafeen elektronika, medisyne en groen energie beïnvloed
In die wêreld van wetenskap het grafeen 'n hele rewolusie gemaak: meer as 50 duisend patente met hierdie materiaal is in die wêreld geregistreer, meer as 50% daarvan behoort aan China. Dit word in byna alle gebiede gebruik om die eienskappe van die materiaal te verbeter. Hi-Tech verstaan hoe grafeen ons lewens oorneem en die toekoms verander.
Grafeen word gebruik in elektronika, watersuiwering, medisyne en selfs sonpanele.
Wat is grafeen en wat is die eienskappe daarvan?
Grafeen is 'n stof gemaak van suiwer koolstof, wat gemaak word in die vorm van velle wat een atoom dik is. Grafeen is 200 keer sterker as staal, en dit is ook buigsaam soos rubber. Boonop gelei dit elektrisiteit en hitte doeltreffend.
Grafeen is nie 'n natuurlike stof nie. Fisici het teoreties die eienskappe daarvan reeds in die 1960's beskryf, maar dit was eers in 2004 dat dit vir die eerste keer verkry is. Toe grafeen geskep is, was die produksiemetodes baie duur, maar navorsers slaag daarin om koste laag te hou. Daarom gaan grafeen in 'n groot aantal gebiede gebruik word: in medisyne, elektronika vir die vervaardiging van rekenaartegnologie en ander.
Die dubbelbinding tussen koolstofatome, gekombineer met die dun atoomdikte, verklaar die spesiale eienskappe van grafeen. Sy vermoë om elektrisiteit en hitte doeltreffend te gelei, word vermoedelik te danke aan sy klein en sterk koolstofbindings.
Grafeen is 'n stof gemaak van suiwer koolstof, wat gemaak word in die vorm van velle wat een atoom dik is. Grafeen is 200 keer sterker as staal, en dit is ook buigsaam soos rubber. Boonop gelei dit elektrisiteit en hitte doeltreffend.
Wat is die voordeel van grafeen?
Grafeen kan gebruik word as 'n grondstof vir die vervaardiging van 'n wye reeks produkte. Die belangrikste voordele van die materiaal is dat dit 'n hoë geleidingsvermoë het – 200 keer meer as silikon, hitte doeltreffend gelei en dun genoeg is om as 'n tweedimensionele materiaal beskou te word.
Grafeen is deursigtig, sterk, lig, buigsaam, en behou tog geleidingsvermoë.
Is grafeen gevaarlik vir die gesondheid?
Dit hang af van hoe dit geproduseer word. Vandag word grafeen van hoë gehalte in bio-elektronika gebruik, wat verkry is met behulp van chemiese dampneerslag. In hierdie geval kan die materiaal nie giftig wees nie, aangesien dit nie interaksie met selle het nie.
Die navorsers het ook werk gedoen waarin hulle selle op grafeen en op gewone glas gekweek het. Dit het geblyk dat hulle baie meer aktief op grafeen gegroei het, as gevolg van die bioversoenbaarheid daarvan.
Waar word grafeen reeds gebruik?
Grafeen word wyd gebruik in elektronika. Fisici by MIT het 'n grafeen-gebaseerde supergeleier geskep wat selfs in sterk magnetiese velde werk. Hierdie ontdekking gaan gebruik word om super-kragtige MRI-stelsels en kwantumrekenaars te skep wat ideaal beskerm word teen inmenging.
Grafeen kan ook gebruik word in plaas van indium, 'n seldsame element wat in aanrakingstoestelle gebruik word. Navorsers het 'n OLED-toestel uit grafeen geskep en gevind dat dit net so doeltreffend werk as analoë wat met indiumtinoksied gemaak word.
Navorsers by MIT het ultra-dun materiaal van wit grafeen gemaak om geheue optimaal te stoor. Die ontwikkelaars merk op dat die toestel selfs na 'n rukkie stabiel werk. Daar word opgemerk dat die dikte van die materiaal verskeie nanometer is.
'n Span Amerikaanse wetenskaplikes het 'n hardeware-sekuriteitstoestel uit grafeen geskep. Die ontwikkelaars merk op dat die toestel as gevolg van die fisiese en elektriese eienskappe van grafeen meer energiedoeltreffend geword het en teen KI-aanvalle beskerm is.
Grafeen word wyd gebruik in elektronika. MIT fisici het 'n grafeen-gebaseerde supergeleier geskep wat selfs in sterk magnetiese velde werk.
Waar sal ons grafeen in die toekoms gebruik?
• Die medisyne
In die hoofstuk oor toksisiteit het ons reeds genoem dat grafeen bioversoenbaar is, dus een van die potensiële areas vir die gebruik daarvan is medisyne. Navorsers sê grafeen kan help om kanker te diagnoseer en te behandel. Daar word beplan om 'n skyfie met grafeen te skep om toestelle meer sensitief te maak.
Tot dusver is dit onmoontlik om presies te sê wanneer grafeen bio-elektronika wyd gebruik gaan word. Navorsers toets reeds neurotoestelle, biosensors en ander projekte in laboratoriums.
• Sonpanele
Nog 'n belowende area vir die gebruik van grafeen is die produksie van groen energie. Byvoorbeeld, 'n internasionale groep wetenskaplikes ontwikkel hibriede tweedimensionele strukture met grafeen en kwantumkolletjies. Hulle wil 'n struktuur skep met beheerde optiese en foto-elektriese eienskappe. Dit word beplan om vir sonpanele gebruik te word. Ingenieurs wil 'n toestel kry wat doeltreffender sal werk as analoë.
• Water ontsouting
Ander MIT-navorsers het getoon dat grafeenoksiedskuim gebruik kan word om uraan in drinkwater te filtreer. As gevolg hiervan het gefiltreerde water EPA-standaarde geslaag. Die filtrasie het etlike ure geduur. Daar word kennis geneem dat die skuim hergebruik kan word.
• Netjiese klere
Wetenskaplikes van die VSA het klere van grafeenoksied gemaak: dit kan die draer teen insekte beskerm. Volgens die navorsers kan muskiete nie deur die resulterende materiaal steek nie. Die feit is dat die proboscis van insekte nie eers die dunste laag grafeen kan verbygaan nie, en die materiaal stuur nie chemiese seine oor waardeur muskiete die slagoffer bepaal nie.
Nog 'n belowende area vir die gebruik van grafeen is die produksie van groen energie.
Tot dusver is die vervaardiging van grafeen steeds 'n duur proses, en komplekse elektroniese toestelle met die byvoeging van hierdie materiaal word met die hand gemaak. Die produksie daarvan is ook nog nie vasgestel nie, dus word grafeen puntsgewys in verskeie velde gebruik.
