Wat is grafeen? 7 manieren waarop het snel technologie zal revolutioniseren

Grafeen is de laatste jaren een soort van buzzwoord geweest: een nieuw materiaal met opmerkelijke eigenschappen dat een revolutie teweegbrengt in alles over ons leven. Maar is het allemaal een lege hype? Wat is precies grafeen en wat kunnen we er echt van verwachten??

grafeen is een ongebruikelijke vorm van een van de meest voorkomende elementen op de planeet (koolstof) en werd ontdekt en gesynthetiseerd in de Universiteit van Manchester in 2004. Het bestaat uit vele lagen koolstof, elk vel heeft slechts één atoom dik, alles is gerangschikt in een zeshoekig rooster.

En vanwege dit heeft het allerlei interessante en onverwachte eigenschappen. Grafeen is bijvoorbeeld ongeveer 200 keer sterker dan staal en zes keer lichter. Het geleidt warmte en elektriciteit en is extreem lichtgevoelig terwijl het bijna volledig transparant is.

Sinds de ontdekking zijn wetenschappers en ingenieurs bezig geweest met het zoeken naar praktische manieren om dit buitengewone materiaal te gebruiken. De lijst met mogelijkheden is bijna eindeloos, maar hier zijn enkele van de plaatsen waar je kunt verwachten dat grafeen een verschil in je leven snel genoeg zal maken..

1. Computerspaanders

We hebben een tijdje gezien dat computerchips de wet van Moore volgen. Wat is de wet van Moore en wat heeft het met jou te maken? [MakeUseOf Explains] Wat is de wet van Moore en wat heeft het met jou te maken? [MakeUseOf Explains] Pech heeft niets te maken met de wet van Moore. Als dat de associatie is die u had, verwart u het met de wet van Murphy. Je was echter niet ver weg, omdat Moore's Law en Murphy's Law ... Read More, wat betekent dat ze ongeveer elke 18 maanden in kracht verdubbelen, maar we naderen nu de grenzen van hoe kleine siliciumtransistors kunnen worden gemaakt. In dit tempo zal de wet van Moore niet langer waar zijn in de toekomst.

Maar er is onderzoek gaande om te zien hoe grafeen in combinatie met silicium kan worden gebruikt om snellere, kleinere en minder energie-intensieve processors te produceren. IBM heeft $ 3 miljard geïnvesteerd in grafeenonderzoek en verwacht tegen 2019 een werkende grafeenprocessor op de markt te hebben.

In het beste geval kunnen chips inclusief grafeen sneller dan de traditionele siliciumchips orders van een grotere orde zijn, dus een doorbraak hier zou ongelooflijk kunnen zijn voor de computerwereld..

2. Batterijen

We zijn in dit huidige tijdperk van smartphones en andere draagbare elektronica volkomen afhankelijk van batterijen en daarom zijn we altijd op zoek naar manieren om ze langer mee te laten gaan. Grafeen toont veel belofte op dit gebied.

Samsung meldde enig succes met de toenemende batterijcapaciteit door grafeen op te nemen in lithium-ionbatterijen, en op dezelfde manier onthulde Dongxu wat volgens hem 's werelds eerste grafeen-batterijpak is. Dongxu beweert dat zijn 4.800 mAh-batterij volledig kan worden opgeladen binnen 15 minuten. Het is op dit moment onduidelijk wanneer het beschikbaar is voor aankoop.

Of deze producten ooit op de markt komen of niet, het potentieel voor grafeen in batterijen is ronduit verbazingwekkend. Als het ooit volledig wordt gerealiseerd, kan het een van de meest revolutionaire ontwikkelingen zijn die zich in decennia zullen voordoen. Grafeen supercondensatorbatterijen hebben het potentieel om vijf keer zo lang mee te gaan als lithium-ionbatterijen van vergelijkbare grootte en kunnen in een fractie van de tijd worden opgeladen.

Bovendien zijn ze, in tegenstelling tot lithium-ionbatterijen, niet giftig en lopen ze geen risico op ontploffing. Waarom waren de batterijen van Samsung sowieso explosief? Waarom waren de batterijen van Samsung toch explosief? Meer dan 30 verschillende Samsung Galaxy Note 7-telefoons ontploffen. Waarom gebeurde het? En heb je iets om je zorgen over te maken met je eigen telefoon? Hier is alles wat je moet weten. Lees verder .

Met supercondensatoren van grafeen kunnen smartphones een week of langer mee gaan als ze één keer worden opgeladen, en elektrische auto's zouden een groter bereik hebben dan de verbrandingsmotor. Wanneer ze opgeladen moeten worden, zou het proces seconden of minuten duren in plaats van uren, wat goed nieuws is omdat laadlimieten een groot obstakel vormen bij de wijdverspreide adoptie van elektrische voertuigen. Hoe elektrische auto's de oplaadlimieten zullen overwinnen Hoe elektrische auto's de lading zullen overwinnen Grenzen Elektrische auto's zijn geweldig - behalve hun bereik. Kunnen elektrische auto's range-technologieën overwinnen? Lees verder .

3. Gedrukte elektronica

Grafeen kan op papier (of andere materialen) worden afgedrukt en kan in de vorm van een circuit worden gelezen door RFID-lezers. Tickets, instapkaarten, enzovoort, zijn de meest voor de hand liggende onmiddellijke toepassingen van dergelijke technologie, maar er is geen einde aan de mogelijkheden. Draagbare elektronica, flexibele sensoren en schermen en zelfs elektronische tatoeages kunnen in de nabije toekomst alledaags worden.

4. Camerasensoren

Grafeen is veel gevoeliger voor licht dan het silicium dat momenteel wordt gebruikt in de imaging-sensoren van digitale camera's. Dit opent de mogelijkheid van betere camera's die goed werken bij weinig licht, wat goed nieuws is voor vrijwel alle fotografen en videografen. (Nokia werkt zelfs aan een smartphone die een op grafeen gebaseerde camerasensor heeft die minder energie-intensief belooft en veel goedkoper is dan de huidige camera's.)

De hoge transparantie van grafeen - het laat ongeveer 97,7 procent van het licht door - opent ook het potentieel voor 3D-camera's en voor camera's waar de beeldfocus later kan worden aangepast. Er kunnen meerdere lagen van grafeen worden gerangschikt, zodat afbeeldingen kunnen worden vastgelegd met een verscheidenheid aan scherpstelpunten en de scherpstelling kan worden aangepast nadat de foto is gemaakt.

5. Verbeterde luidsprekers

De luidsprekers die we tegenwoordig gebruiken, zijn afhankelijk van mechanische onderdelen die trillen om geluid te creëren. Dit betekent dat er voldoende fysieke ruimte moet zijn voor die delen om te bewegen, en dat beperkt hoe kleine luidsprekers kunnen zijn en waar luidsprekers kunnen worden geplaatst.

Onderzoekers in Korea hebben het principe van de thermo-akoestiek gebruikt - geluid produceren door een materiaal snel te verwarmen en af ​​te koelen - om luidsprekers van een grafeen-aerogel te maken die dun zijn en niet trillen. Dergelijke luidsprekers zijn ideaal voor mobiele apparaten en kunnen ook gemakkelijk in muren of flatscreen-tv's worden geïnstalleerd.

Er is geen teken dat een product binnenkort op de markt komt, maar het is een opwindende vooruitgang met veel potentieel om de wereld van geluid te transformeren.

6. Sterkere touchscreens

Omdat grafeen bijna volledig transparant is, kan het op glas worden gebruikt en is het mogelijk om de touchscreens op onze smartphones te versterken.

Grafeen is sterker dan diamant en een daarmee bedekt scherm zou bijna onverwoestbaar zijn - of zou tenminste niet breken als het uit je hand glijdt. Gehard glas heeft natuurlijk meerdere andere toepassingen en de andere eigenschappen van grafeen betekenen dat slimme ramen en windschermen ook echte mogelijkheden zijn.

Grafeen houdt ook de belofte in van flexibele schermen die eerder zullen buigen dan breken. In de tussentijd zijn er een paar dingen die je kunt doen 7 Praktische dingen die je moet doen na het kraken van het scherm van je smartphone 7 Praktische dingen die je moet doen nadat je het scherm van je smartphone hebt gekraakt Misschien is een weggelopen olifant op je recent gevallen telefoon gestapt op een parkeerplaats naast de plaatselijke dierentuin. Meer lezen als het scherm van uw telefoon breekt.

7. Sportuitrusting

Grafeen is extreem licht en extreem sterk, twee eigenschappen die zeer aantrekkelijk zijn in sportuitrusting, en in de meeste sporten is elk gewicht dat wordt afgeschoren van apparatuur gelijk aan een concurrentievoordeel. Fietsen is het meest voor de hand liggend, waarbij high-end fietsen al gebruik maken van lichtgewicht koolstofvezel.

Grafeen, zorgvuldig gecombineerd met koolstofvezel, kan het gewicht nog verder verlagen met behoud van sterkte. Dassi, een Brits bedrijf, heeft een fietsframe geproduceerd met grafeen dat slechts 750 gram weegt en hoopt dat in de nabije toekomst op 350 gram te krijgen.

Maar je kunt je ook voorstellen hoe dit in verschillende gebieden van de technische wereld zou kunnen druppelen, waar gebruikers constant versteld staan ​​van de volgende telefoon, laptop of camera die sterker, lichter en dunner is dan de vorige. En als grafeenproductie goedkoper, zelfs beter blijkt te zijn.

Grafeen en de toekomst

Het bovenstaande zijn slechts enkele van de mogelijke toepassingen van grafeen, degene die u in de nabije toekomst waarschijnlijk in handen hebt, maar er is ook een breed scala aan mogelijke industriële en medische toepassingen die even revolutionair kunnen zijn.

Het valt nog te bezien of grafeen zal voldoen aan de hoge verwachtingen die we eraan hebben gesteld. Het kan zijn dat sommige productieproblemen onoverkomelijk blijven of dat de kosten sommige van de bovengenoemde toepassingen onpraktisch maken, maar als zelfs een fractie van het potentieel kan worden gerealiseerd, zal dit de wereld waarin we leven revolutioneren..

Verwacht u dat grafeenproducten binnenkort op de markt zullen zijn? Welke applicaties prikkelen je het meest? Laat het ons weten in de comments hieronder.

Image Credit: BONNINSTUDIO via Shutterstock.com

Ontdek meer over: Futurologie, Technologie.