Учёные изобрели способ массового производства графена
Графен, материал XXI века, который в сотни раз прочнее стали, но в разы легче, станет более доступным.
При всех удивительных свойствах графена, таких как его гибкость и электропроводность, которые делают его неоценимо важным для многих отраслей, единственным ограничением для его широкомасштабного применения является высокая цена.
Поэтому открытие, совершённое на днях учёными из Имперского колледжа Лондона, описанное в научной работе Real-time monitoring and hydrodynamic scaling of shear exfoliated graphene, должно существенно приблизить нас к высокотехнологичному будущему.
В чём состоит открытие?
Среди множества способов производства графена, можно выделить 2 типа:
1. От меньшего к большему. Создание слоёв графена атом за атомом (например, осаждение атомов углерода из газов, таких как метан (CH₄) на медную фольгу благодаря нагреванию и резкому охлаждению) позволяет получить графен высокого качества ценой огромных временных затрат
2. От большего к меньшему. Различные способы расслоения графита (эксфолиация) позволяют быстрее получить графен, но его качество оказывается ниже
Учёные из Имперского колледжа Лондона взяли за основу второй метод, который благодаря своей скорости имеет потенциал стать методом массового производства. Они решили проблему низкого качества получаемого графена, внедрив новый процесс мониторинга в технологию производства.
Благодаря надёжному недорогому (5 долларов США) методу спектроскопического анализа с использованием недорогой оптоэлектроники, учёные получили возможность производить измерения качества и концентрации графена в реальном времени в процессе производства.
Таким образом, если раньше в процессе производства возникала проблема, учёные не знали о ней до тех пор, пока процесс эксфолиации не завершится, позволив извлечь графен и проанализировать его.
То теперь, благодаря новой технике, учёным не нужно останавливать производство и они могут осуществлять мониторинг в реальном времени и в случае необходимости вносить изменения, чтобы не допустить снижения качества и получить именно то, что им нужно.
Цена графена
Цена графена, произведённого по новой технологии, зависит от многих факторов. Но очевидно, что контроль над процессом в реальном времени позволит создавать более качественный графен, что сделает графен высокого качества более доступным для использования во многих сферах.
Это продолжит тренд ежегодного снижения цены графена и его массовая интеграция в нашу повседневную жизнь уже не за горами.
Даже при текущей цене, графен уже используется в некоторых областях. Например, для отвода тепла в смартфоне HUAWEI Mate 30 Pro. Как гласит официальный сайт HUAWEI:
Усовершенствованная система теплоотвода смартфона создана с использованием графеновой пленки, одного из самых эффективных материалов, применяемых для отвода тепла. Благодаря этому HUAWEI Mate 30 Pro способен быстро рассеивать тепло и не перегреваться в течение долгого времени.
К тому же, в трамваях Варшавы теперь будут применяться новые ионисторы от эстонской компании Skeleton Technologies, которые благодаря использованию графена превосходят ионисторы от Maxwell, Ioxus и JM Energy по плотности энергии и имеют более низкий ЭПС.
Экологичность
Учитывая, что графен войдет в нашу повседневную жизнь в виде множества товаров, улучшенных благодаря его свойствам — прогнозируемые объёмы производства графена в XXI веке очень высоки.
В связи с этим, доктор Камиль Пети, материаловед из Имперского колледжа Лондона, соавтор исследования, отметила важность совершённого открытия для экологии:
Исследование демонстрирует, что 2D материалы можно производить, используя экологичные растворители вместо токсичных химикатов, которые обычно применяют, не жертвуя при этом качествомКроме того, она добавила, что мониторинг процесса производства графена в реальном времени ускорит тестирование новых экологичных растворителей.
P.S. Эта статья была также опубликована в моём блоге на Яндекс.Дзен.
