ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГРАФЕНА

ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГРАФЕНА Чуланов Д.М.

Чуланов Дмитрий Михайлович - студент, направление: управление инновациями в промышленности, кафедра государственного и муниципального управления, Вятский государственный университет, г. Киров

Аннотация: в данной статье описана часть возможных действий с таким химическим элементом, как графен, по факту это монослой углерода, однако с очень удивительными свойствами. Ключевые слова: графен.

Данный химический элемент, известный как графен, был открыт в 2004 году в Манчестерском университете учёными российского происхождения Андреем Геймом и Константином Новосёловым, после чего сразу результаты работы, а именно получение монослоя углерода на подложке окисленного кремния были опубликованы в журнале Science.

По структуре графен является двумерным кристаллом, состоящим из слоя толщиной в один атом, собранных в гексагональную решётку.

Одним из способов получения графена, который может повторить любой, является механическое воздействие на высокоориентированный пиролитический графит или киш-графит. Сначала плоские куски графита помещают между липкими лентами и расщепляют до тончайшего слоя, после всех операций скотч с тонкими плёнками графита прижимают к подложке окисленного кремния.

Благодаря графену можно создать опреснители морской воды. Графеновая мембрана с мельчайшими отверстиями будет способна к фильтрации частиц соли. Такой способ станет дешевым, и позволит фильтровать воду в больших объемах. Графен может решить проблему нехватки воды во многих странах.

Графен может растягиваться на 25% своей первоначальной длинны. Именно эта физико-химическая черта графена сподвигла меня на рассмотрение такого свойства, как фильтрация. В первоначальном своём состоянии графен не пропускает ничего через себя, то есть он полностью непроницаем, однако при этом прочный и гибкий (данное явление объясняется кристаллической решёткой (Рисунок 1). Для фильтрации водяного раствора не обязательно растягивать графен на все 25% его длины, необходимо подобрать именно такую процентную растяжимость, при которой атом хлороводорода не будет проходить сквозь графеновую сетку.

Рис. 1. Кристаллическая решётка графена 12

Графен можно использовать, как гидрофобное покрытие. Так как в обычном состоянии размер кристаллической решётки достаточно мал, чтобы предотвратить реакцию материала с водным раствором.

Так же хотелось обратить внимание на тот факт, что сопротивление графена мало, что делает его одним из лучших проводников электричества на нашей планете.

Графен обладает очень высокой электропроводимостью. При комнатной температуре электроны двигаются в десятки раз быстрее, чем в каком-либо другом материале. Такая высокая подвижность электронов очень важна, и дает возможность надеется на создание чипов, устройств, работающих на терагерцовых частотах. Компьютеры станут быстрее, экраны тоньше бумажного листа, процессоры мощнее в несколько раз, а батареи будут служить намного дольше. Возможно создать аккумулятор, используя графен, заряд такого графенового аккумулятора будет не только в 10 раз более мощным, но и в разы быстрым, например вы сможете зарядить свой планшет или ноутбук за считанные минуты.

Если же говорить о физических свойствах данного химического соединения, то не стоит забывать о небывалой прочности данного материала, которая превосходит металл в 20 раз. Когда титан прочнее стали всего в два раза. Данное физическое свойство материала позволило бы создавать одежду, которая не рвётся, каркасы машин, которые не складываются, как карточный домик, при столкновении.

Если сложить графен в два слоя, то получится диамен - очень тонкий и легкий материал, но имеющий высокую прочность. Когда к диамену применяют механическую силу, он становится прочным как алмаз, и такой материал может выдержать удар пули. Это дает возможность в будущем производить легкие и прочные бронежилеты, применять материал в космической и военной отраслях. Создавать износостойкие, антикоррозийные покрытия.

В медицине графен также найдет применение, а именно в диагностике раковых заболеваний. Китайские ученые ведут разработки по созданию биосенсоров для обнаружения биомаркеров. А американские ученые описывают исследования по окиси графена, благодаря которой графен, поражает раковые стволовые клетки, при этом не нанося вред здоровым клеткам.

Благодаря пластичности графена, вскоре мы сможем держать в руках телефоны гибкие и прозрачные, и это уже ближайшее будущее.

И одним, наверное, самым значимым знаком того, что на графен возлагают надежды, стало следующее - Фонд Билла Гейтса и его жены Мелинды выделили деньги на создание композитных эластичных материалов для разработки презервативов. Такие защитники станут не только сверхтонкими, но и в разы безопаснее, что, конечно же, позволит предотвратить ряд заболеваний, передающихся половым путем. Фонд Гейтсов известен акциями по борьбе со СПИДом.

Данный материал является универсальным в своём роде. Графен есть у каждого дома, в виде стержня графита. Но при этом является таким интересным и перспективным материалом.

Хотелось бы также отметить, что монослой углерода, коим является графен, биосовместим с организмом человека, что говорит о безопасности данного материала для использования даже детьми.

Список литературы