Как опытный геймер и аспирант, специализировавшийся в то время на электронных свойствах углерода, я хорошо помню ажиотаж вокруг графена, когда он был всего лишь еще одной малоизвестной концепцией из Манчестерского университета. Я помню наш скептицизм, когда мы боролись с идеей о том, что что-то столь обыденное, как грифель карандаша, может произвести революцию в науке и технике.
Примерно двадцать лет назад в октябре этого года два физика из Манчестерского университета, Андре Гейм и Константин Новоселов, опубликовали влиятельную статью об «эффекте электрического поля в ультратонких углеродных листах». Это исследование выявило исключительные электрические свойства графена, кристаллического типа углерода, похожего на один слой графита, толщиной всего в один атом.
Примерно в тот же период я начал обучение в докторантуре в Университете Суррея. Моя исследовательская группа уделяет особое внимание электронным характеристикам углерода. Заинтригованный нынешней тенденцией, я погрузился в изучение углеродных нанотрубок. В один волнующий день мой профессор побудил группу из нас поехать в Лондон на лекцию, которую прочитал выдающийся научный деятель Андре Гейм из Манчестерского университета.
Для нас, неопытных аспирантов, он не просто вдохновлял; он был электризующим. Он рассказал о диковинных пятничных дневных экспериментах с левитирующими лягушками, а затем перешел к теме атомарно тонкого углерода. Первоначально у нас были сомнения относительно этой идеи углерода. Честно говоря, казалось трудным смириться с тем, что материал, полученный из грифелей карандашей с клейкой лентой, может оправдать свои обещания. Однако мы ошиблись.
Научное сообщество во всем мире быстро воспроизвело и продублировало эту работу, что привело к разработке новых методов производства этого материала. Замечательные утверждения о его качествах создавали впечатление, будто он взят прямо из комикса Стэна Ли. Говорили, что он прочнее стали, невероятно гибкий, исключительно скользкий и полностью устойчивый к проникновению газа. Кроме того, он продемонстрировал превосходную электронную проводимость по сравнению с медью и лучшую теплопроводность, чем алмаз. В довершение всего, он был почти невидим и демонстрировал ряд необычных квантовых характеристик.
Графен был признан инновационным материалом с потенциалом для невероятно быстрой электроники, передовыми суперкомпьютерными возможностями и чрезвычайно прочной конструкцией. Некоторые спекулятивные утверждения о его применении распространяются на сферу космических путешествий, таких как космические лифты и солнечные паруса, а также на искусственные улучшения зрения, такие как сетчатка, и даже на одежду, которая теоретически может сделать владельца невидимым.
Через шесть лет после своих новаторских исследований Гейм и Новоселов получили Нобелевскую премию по физике, что сделало мир этого необычного материала еще более интересным. С тех пор о графене и родственных ему веществах было написано огромное количество научных статей – около 200 000.
Однако не все разделяют этот энтузиазм. Просматривая комментарии к наиболее читаемым статьям на эту тему, вы встретите скептиков. В течение многих лет мы слышали обещания о реальных эффектах графена, но они выражают недовольство. Они задаются вопросом, где находятся революционные продукты, которые могли бы улучшить нашу жизнь или помочь в борьбе с изменением климата.
Действительно, оказалось ли использование графена выдающимся прорывом или менее эффективным, чем ожидалось? Как обычно, истина лежит где-то посередине.
Взлёты и падения графена
С точки зрения общественного мнения, можно с уверенностью утверждать, что графен столкнулся с нереалистичными ожиданиями. Хотя это правда, что средства массовой информации имеют тенденцию делать научные истории сенсационными для увеличения количества просмотров, даже такие исследователи, как я, не застрахованы от преувеличения или спекуляций о наших собственных проектах. Я считаю, что это может быть полезно, способствуя развитию технологий. Однако может быть и отрицательная реакция, когда прогресс кажется медленным.
Стоит отметить, что для полного развития таких технологий, как автомобили, телевидение и пластмассы, потребовалось несколько десятилетий. Учитывая, что графен является относительно новым явлением, нам следует проявлять осторожность, пытаясь предсказать его влияние, поскольку еще преждевременно делать окончательные выводы о его влиянии.
Тонким развитием является постепенное внедрение графена в различные практические применения. Значительная часть этого может быть связана с Graphene Flagship, важной европейской исследовательской инициативой, возглавляемой Технологическим университетом Чалмерса в Швеции. Цель этой инициативы — перевести графен и связанные с ним материалы из академических исследований в реальное коммерческое применение. В результате за последнее десятилетие было создано более 90 продуктов.
Это включает в себя различные приложения, такие как:
Графен, этот материал толщиной в один атом, оставляет свой след в устройствах хранения энергии, таких как батареи и суперконденсаторы, что приводит к более быстрой скорости зарядки и увеличению срока службы. Кроме того, графеновые чернила с проводящими свойствами используются при производстве различных датчиков, устройств слежения для беспроводной связи, нагревательных элементов и слоев электромагнитной защиты для защиты чувствительной электроники. Кроме того, графен используется в наушниках для улучшения качества звука и в качестве более эффективного проводника тепла в кондиционерах.
Продукты, полученные из оксида графена, нашли применение в опреснении, очистке сточных вод и очистке питьевой воды. Кроме того, можно приобрести различные графеновые материалы для использования во многих других изделиях. Также предполагается или подтверждается, что такие известные компании, как SpaceX, Tesla, Panasonic, Samsung, Sony и Apple, изучают возможность их использования для разработки новых продуктов.
От обещания к практичности
Роль графена в материаловедении неоспорима. Хотя его влияние на потребительские товары может быть не сразу очевидным, оно присутствует во многих продуктах, которые мы используем ежедневно. После включения в функционирующий продукт зачастую нет необходимости постоянно подчеркивать его присутствие. Кроме того, компании могут предпочесть хранить молчание о конкретных деталях по причинам собственной собственности. В результате большинство потребителей по-прежнему не обращают внимания на то, что их автомобили, смартфоны или клюшки для гольфа могут содержать графен, и их обычно это не волнует, пока продукт работает хорошо.
Учитывая развитие технологий производства, ведущее к снижению затрат, разумно ожидать, что использование графена значительно расширится. Преимущества эффекта масштаба сделают его более доступным для более широкой аудитории, а разнообразие потенциальных применений, вероятно, будет продолжать расти.
Даже спустя двадцать лет я продолжаю испытывать восторг, когда экспериментирую в лаборатории с чем-то новым. Несмотря на то, что, возможно, я сыграл свою роль в первоначальном энтузиазме, я сохраняю надежду на возможности графена. Хотя моя мечта о поездке на космическом лифте остается нереализованной, я нахожу утешение в том, что графен уже делает шаги к формированию светлого будущего – постепенно и последовательно.
Смотрите также
- Обзор «Zelda: Echoes of Wisdom»: глоток свежего воздуха для классической серии
- «Смертельное оружие 5» или «Страсти Христовы»: какой сиквел Мел Гибсон срежиссирует первым? Узнайте ЗДЕСЬ
- Когда Тейлор Свифт рассказала о своей дружбе с Бейонсе и назвала ее «самой драгоценной жемчужиной человека»
- Мама Джун Шеннон утверждает, что покойная дочь Анна не успокоится до ЭТОГО; Выяснить
- Самый недооцененный супергерой Marvel застрял в подвешенном состоянии
- Объяснение предполагаемого невиновного финала: кто убил Кэролайн Полемус, если не Расти?
- Джордж Р. Р. Мартин бросает тонкий оттенок и рассказывает о новостях WINDS OF WINTER в новом сообщении в блоге
- «Работать с ним было одно удовольствие»: звезда «Девочек Гилмор» Келли Бишоп вспоминает о работе с покойным коллегой по фильму Эдвардом Херрманном
- Джастин Бибер находится в «счастливом пузыре» с момента рождения сына и сосредоточен на том, чтобы «быть отличным отцом и мужем»
- Никто не хочет эту звезду Кристен Белл раскрывает причину выхода из фазы «пенсии»
2024-09-29 16:58