In den letzten Jahren wurde dem Supermaterial Graphen große Aufmerksamkeit geschenkt. Aber was ist Graphen? Stellen Sie sich eine Substanz vor, die 200-mal stärker als Stahl, aber 1000-mal leichter als Papier ist.
Im Jahr 2004 „spielten“ zwei Wissenschaftler der Universität Manchester, Andrei Geim und Konstantin Novoselov, mit Graphit. Ja, das Gleiche, was man auf der Spitze eines Bleistifts findet. Sie waren neugierig auf das Material und wollten wissen, ob es in einer Schicht entfernt werden kann. Also fanden sie ein ungewöhnliches Werkzeug: Klebeband.
„Man legt [das Klebeband] über Graphit oder Glimmer und zieht dann die oberste Schicht ab“, erklärte Heim der BBC. Graphitflocken fliegen vom Band. Dann falten Sie das Klebeband in zwei Hälften und kleben es auf das obere Blatt, dann trennen Sie beide wieder. Anschließend wiederholen Sie diesen Vorgang 10 oder 20 Mal.
„Jedes Mal zerfallen die Flocken in immer dünnere Flocken. Am Ende bleiben sehr dünne Flocken auf dem Band zurück. Du löst das Band auf und alles löst sich auf.“
Überraschenderweise hat die Bandmethode Wunder gewirkt. Dieses interessante Experiment führte zur Entdeckung einschichtiger Graphenflocken.
Im Jahr 2010 erhielten Heim und Novoselov den Nobelpreis für Physik für ihre Entdeckung von Graphen, einem Material, das aus Kohlenstoffatomen besteht, die in einem hexagonalen Gitter angeordnet sind, ähnlich wie Hühnerdraht.
Einer der Hauptgründe, warum Graphen so erstaunlich ist, ist seine Struktur. Eine einzelne Schicht unberührten Graphens erscheint als Schicht aus Kohlenstoffatomen, die in einer hexagonalen Gitterstruktur angeordnet sind. Diese Wabenstruktur im atomaren Maßstab verleiht Graphen seine beeindruckende Festigkeit.
Graphen ist auch ein elektrischer Superstar. Bei Raumtemperatur leitet es Elektrizität besser als jedes andere Material.
Erinnern Sie sich an die Kohlenstoffatome, die wir besprochen haben? Nun, sie haben jeweils ein zusätzliches Elektron, ein sogenanntes Pi-Elektron. Dieses Elektron bewegt sich frei und kann so mit geringem Widerstand Leitungen durch mehrere Graphenschichten leiten.
Jüngste Graphenforschungen am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben etwas fast Magisches entdeckt: Wenn man zwei Graphenschichten leicht (nur 1,1 Grad) aus der Ausrichtung dreht, wird das Graphen zu einem Supraleiter.
Dies bedeutet, dass es Elektrizität ohne Widerstand oder Wärme leiten kann, was spannende Möglichkeiten für die zukünftige Supraleitung bei Raumtemperatur eröffnet.
Eine der am meisten erwarteten Anwendungen von Graphen sind Batterien. Dank seiner überlegenen Leitfähigkeit können wir Graphenbatterien herstellen, die schneller aufgeladen werden und länger halten als moderne Lithium-Ionen-Batterien.
Einige große Unternehmen wie Samsung und Huawei haben diesen Weg bereits eingeschlagen, mit dem Ziel, diese Fortschritte in unsere Alltagsgeräte zu integrieren.
„Bis 2024 gehen wir davon aus, dass eine Reihe von Graphenprodukten auf dem Markt sein werden“, sagte Andrea Ferrari, Direktorin des Cambridge Graphene Centre und Forscherin beim Graphene Flagship, einer Initiative von European Graphene. Das Unternehmen investiert 1 Milliarde Euro in gemeinsame Projekte. Projekte. Die Allianz beschleunigt die Entwicklung der Graphen-Technologie.
Die Forschungspartner von Flagship entwickeln bereits Graphenbatterien, die 20 % mehr Kapazität und 15 % mehr Energie bieten als die besten Hochenergiebatterien von heute. Andere Teams haben auf Graphen basierende Solarzellen entwickelt, die Sonnenlicht um 20 Prozent effizienter in Strom umwandeln.
Zwar gibt es einige frühe Produkte, die das Potenzial von Graphen genutzt haben, wie zum Beispiel Head-Sportgeräte, aber das Beste steht noch bevor. Ferrari bemerkte: „Wir sprechen über Graphen, aber in Wirklichkeit sprechen wir über eine große Anzahl von Optionen, die untersucht werden.“ Die Dinge bewegen sich in die richtige Richtung.“
Dieser Artikel wurde mithilfe der Technologie der künstlichen Intelligenz aktualisiert, faktengeprüft und von HowStuffWorks-Redakteuren bearbeitet.
Der Sportartikelhersteller Head hat dieses erstaunliche Material verwendet. Ihr Graphene XT-Tennisschläger soll bei gleichem Gewicht 20 % leichter sein. Das ist wirklich revolutionäre Technologie!
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 21. November 2023