Применение графена

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

 → Графен

Шаблон:Графен Применение графена находится на начальной стадии научно-исследовательских разработок и исследований. В перспективе графеновая электроника рассматривается как основное применение графена. Отсутствие запрещённой зоны позволяет рассматривать графен как идеальный материал для детектирования инфракрасного света и терагерцового излучения.

Оптика[править]

В 2011 году в журнале Science была опубликована работа[1], где на основе графена предлагалась схема двумерного метаматериала (может быть востребован в оптике и электронике).

Аккумуляторы[править]

В 2013 году в НИИ Физических проблем была обнаружена Коробчатая графеновая наноструктура (КГНС),[2] представляющая собой многослойную систему расположенных вдоль поверхности параллельных полых наноканалов с четырёхугольным поперечным сечением. Толщина стенок/граней наноканалов около 1 нм. Поперечные размеры наноканалов равны примерно 25 нм. Протяжённость наноканалов составляет несколько сотен нанометров. КГНС может использоваться в качестве основы при создании сверхчувствительных датчиков, высокоэффективных каталитических ячеек, наноканалов для манипулирования-секвенирования ДНК, высокоэффективных теплоотводящих поверхностей, аккумуляторов с улучшенными характеристиками, наномеханических резонаторов, каналов умножения электронов в приборах эмиссионной наноэлектроники, сорбентов большой ёмкости для безопасного хранения водорода.

Медицина[править]

В 2014 году исследователи из Массачусетского технологического института разработали технологию, позволяющую делать в листах графена отверстия определённого диаметра и получать сверхтонкие фильтры для высокой степени опреснения и очистки воды[3]. В феврале 2018 года специалисты Объединения научных и прикладных исследований Австралии (CSIRO) предложили дешёвый способ массового и недорогого производства подходящих листов графена. По мнению представителей CSIRO, разработанная технология позволит отказаться от дорогостоящих и многоступенчатых методов очистки воды и способна привести к прорыву в решении проблемы нехватки питьевой воды[4].

В медицинских исследованиях графен демонстрирует противораковые свойства. Команда исследователей из Университета Манчестера в Великобритании во главе с Майклом Лизанти (Michael Lisanti) опубликовали статью в журнале «Oncotarget», посвящённую тому, как окись графена выборочно поражает стволовые клетки, относящиеся к категории раковых[5]. Во время исследования учёные оценили эффекты графена при шести разных видах рака: молочной железы, лёгких, поджелудочной железы, простаты, яичников и головного мозга. Во всех случаях получен положительный результат. Предполагается, что графен может быть эффективен при широком диапазоне опухолей.

Электроника[править]

Термоэлектрический эффект для графена превосходит резистивный омический нагрев, что в перспективе позволит создание на его базе схем, не требующих охлаждения[6][7].

Термоэлектрический эффект позволит существенно повысить КПД полупроводниковых солнечных батарей с использованием графена. Добавление графена во многие конструкционные материалы повышает их прочность, износостойкость. Так, свойства бетона после добавления 0,05 % графена улучшаются за счёт возрастания прочности.[8]

Пластиковые листы с добавкой графена используются для теплоотвода[9] в плоских и лёгких конструкциях мобильных телефонов, где они переносят тепло от аккумулятора[10][11].

Примечания[править]

  1. ↑ Предложена схема двумерного метаматериала на основе графена. Архивировано из первоисточника 22 сентября 2020. Проверено 3 августа 2020.
  2. ↑ R. V. Lapshin (2016). «STM observation of a box-shaped graphene nanostructure appeared after mechanical cleavage of pyrolytic graphite» (PDF). Applied Surface Science (Elsevier B. V.) 360: 451—460. DOI:10.1016/j.apsusc.2015.09.222. ISSN 0169-4332. Bibcode: 2016ApSS..360..451L. (имеется перевод на русский Архивная копия от 18 декабря 2018 на Wayback Machine).
  3. ↑ David L. Chandler How to create selective holes in grapheneангл.. MIT News Office (2014-02-25). Архивировано из первоисточника 16 апреля 2018. Проверено 6 апреля 2018.
  4. ↑ В Австралии создали технологию фильтрации и опреснения воды при помощи графена. NEWSru.com (2018-02-15). Архивировано из первоисточника 17 февраля 2018. Проверено 16 февраля 2018.
  5. ↑ Catharine Paddock PhD Graphene shows anticancer potentialангл.. Medical News Today (2015-02-26). Архивировано из первоисточника 24 марта 2015. Проверено 23 марта 2015.
  6. ↑ Микросхемы из графена смогут охлаждать сами себя Архивная копия от 16 октября 2017 на Wayback Machine
  7. ↑ Self-cooling observed in graphene electronics | News Bureau | University of Illinois. Архивировано из первоисточника 18 августа 2015. Проверено 12 октября 2018.
  8. ↑ Евгений Аметистов Графен меняет все // Эксперт, 2021, № 21. — с. 55-57
  9. ↑ Уникальное вещество и его применения – Наука – Коммерсантъ. Архивировано из первоисточника 20 сентября 2022. Проверено 4 августа 2022.
  10. ↑ Graphene Filled In High Thermal Conductivity Plastics - Digital Journal
  11. ↑ (PDF) Graphene film for thermal management: A review
Есть более полная статья
В одном из иноязычных разделов Википедии есть более полная статья «Potential applications of graphene»англ.
Вы можете помочь проекту, расширив текущую статью с помощью перевода.

Литература[править]

  • Mathieu Massicotte, Giancarlo Soavi, Alessandro Principi, Klaas-Jan Tielrooij (2021), "Hot carriers in graphene -- fundamentals and applications", arΧiv:2105.08352 
  • Satender Kataria, Stefan Wagner, Jasper Ruhkopf, Aamit Gahoi, Himadri Pandey, Rainer Bornemann, Sam Vaziri, Anderson D. Smith, Mikael Östling, Max C. Lemme (2021), "Chemical vapor deposited graphene: From synthesis to applications", arΧiv:2103.14880 
  • Sanshui Xiao, Xiaolong Zhu, Bo-Hong Li, N. Asger Mortensen (2016), "Graphene-plasmon polaritons: From fundamental properties to potential applications", arΧiv:1606.00471 
  • Eric Pop, Vikas Varshney, Ajit K. Roy (2013), "Thermal properties of graphene: Fundamentals and applications", arΧiv:1301.6181 
Источник — http://cyclowiki.org/w/index.php?title=Применение_графена&oldid=2711598