31 октября 2016
Несколько способов применения графена, которые изменят вашу жизнь
Антон Чепур
Он сильный, он пластичный, он уже здесь. После весьма продолжительных исследований в лабораторных условиях первые продукты на основе графена начинают появляться в мире смартфонов, аккумуляторов, транзисторов, спортивной экипировки, виртуальной реальности и даже суперкаров. По мнению некоторых людей, этот материал на Землю «занесли» инопланетные пришельцы много тысяч лет назад.
Да, это звучит немного неправдоподобно, но такой тонкий, прочный, сверхпроводимый, да и в целом всесторонне впечатляющий материал, безусловно, заслуживает существования подобной теории. Прошло более 60 лет с того момента, как ученые и различные производственные гиганты начали исследовать графен – однако только сейчас он начинает раскрываться в полной мере, чтобы революционизировать множество вещей, которыми мы пользуемся каждый день.
Сенсоры 3D-камер
Если вы интересовались свойствами и вариантами применения графена, то наверняка слышали о том, что камеры, изготовленные с применением графена в 100 раз более светочувствительны по сравнению с существующими сейчас.
Пока это не стало реальностью, но успехи в этой области есть – взять, к примеру, эксперимент Мичиганского университета, в ходе которого была создана камера, использующая несколько полупрозрачных графеновых сенсора для создания 3D-модели окружения, в результате чего появляется возможность выбора точки фокусировки уже после съемки кадра (нечто подобное можно было встретить в смартфоне HTC One M8, но там для этого требовалось две камеры, да и результат был не такой впечатляющий). Графен позволяет выпускать относительно нетрудозатрадные и доступные камеры, являющиеся альтернативой дорогим устройствам от Lytro. Матрицы из графена отличаются тем, что используют всего несколько слоев датчика – камерам от Lytro для того же самого эффекта необходим массив из сотен тысяч микролинз для создания такого же объемного изображения.
Батареи, заряжающиеся за минуту
Попробуйте загуглить информацию об аккумуляторах на основе графена и в течение буквально пяти минут вы найдете просто невероятное количество данных о разработках графеновых батарей. Последняя такая новость пришла от китайской компании Dongxu Optoelectronics, выпустившей реальный продукт – внешний аккумулятор на 4800 мАч, который поможет вам в отпуске не беспокоиться о внезапно разрядившихся гаджетах. Главной особенностью устройства является его полная зарядка в течение 15 минут, что в три раза меньше, чем у современных смартфонов с функцией быстрой зарядки и значительно меньшей емкостью батареи.
Также существует зарядное устройство Zap & Go, использующее технологию, которая в конечном счете может заменить литий-ионные аккумуляторы и заряжать наши телефоны невероятно быстро. “Оно может восполнить до половины емкости всего за пять минут.” – говорит участник проекта Zap & Go Квентин Лемари (Quentin Lemarie). На данный момент одна из самых больших проблем в технологической индустрии – найти замену литий-ионным аккумуляторам, применяющимся сегодня повсеместно: от смартфонов до электромобилей. Некоторые из наиболее перспективных экспериментов используют сочетание графена и кремния для замены Li-ion наработок.
Статья о подобной батарее была опубликована в британском журнале Nature в марте 2016. В ней рассказывается о том, что такой аккумулятор после 1000 циклов перезарядки сохранил вдвое больше емкости, чем его литий-ионный аналог. В сравнении с бензиновыми двигателями это не слишком значительное преимущество, но это решение могло бы добавить, как минимум порядка 250-350 километров к запасу хода электрокара.
Основа будущих компьютерных систем
Один из наиболее многообещающих способов применения графена – а вместе с тем и самый малоизученный – использовать графен в качестве замены кремнию в компьютерных чипах. IBM и Intel отказались от использования графена для своих будущих чипов в 2011 году, однако это не помешало IBM в 2014 году инвестировать $3 миллиона в исследования материалов (включая графен), способных заменить кремний.
Возможно, графен и является тем чудо-материалом, в котором мы нуждаемся, но его главная проблема состоит в том, что графен не является естественным полупроводником, и следовательно, не может быть универсальным решением, а лишь его частью. В свою очередь, проблема современных кремниевых процессоров, заключается во все меньшей миниатюризации техпроцесса – основополагающей улучшения эффективности работы процессора. Для сравнения: первый процессор Pentium начала 1990х годов имел 800 нм транзисторы, а в 2006 Intel перешла на чипсеты с 65 нм транзисторами. Сегодняшние же процессоры семейства Skylake производятся по 14 нм техпроцессу. Чем «ближе этот показатель к нулю», тем меньше потенциала остается в кремнии.
Задача, которая стоит перед инженерами – достичь, как можно большей энергоэффективности, вследствие чего будет выделяться меньше тепла, из-за чего потребуется менее мощная система охлаждения, что в итоге позволит увеличить частоты, сократив время просчета тех или иных операций. Да, мы еще чрезвычайно далеки от массового производства графеновых процессоров, но людям ни в коем случае нельзя списывать их со счетов.
Самые маленькие в мире динамики
Обычные аудиодинамики – сравнительно простые устройства, они используют очень быстро двигающиеся назад и вперед механические элементы, захватывая воздух, и создавая тем самым звуковые волны. Принцип действия акустики на основе графена заключается в замене мембран аэрогелем, за счет которого появляется звук – и чем плотнее этот гель, тем более мощный звук можно «выжать» из динамика. На данный момент подобные устройства существуют лишь в качестве лабораторных разработок, но уже сейчас очевидно, что их удастся уменьшить до размеров, пригодных для использования в мобильных устройствах.
Экологически чистая вода
Графен может помочь нам и в очистке воды, почвы и воздуха. Одно из таких решений – Grafysorber от компании Directa Plus. Это суперабсорбент, идеально подходящий для разливов нефти. По словам разработчиков, “один грамм Grafysorber способен поглотить до 90 граммов нефти.” Благодаря этому продукту можно очистить воду даже до безопасного для питья уровня. “Как правило, вы должны использовать биологические или химические процессы для очистки воды, но Grafysorber не содержит никаких химикатов.” – добавляют создатели
.
Перчатки-манипуляторы
Не секрет, что виртуальной реальности в ее текущем состоянии не хватает достоверности ощущений. Для того, чтобы изменить ситуацию, VR-индустрии нужны совершенно новые революционные контроллеры. Благодаря графену у нас появляется возможность получить сверхотзывчивые перчатки, чувствительные к мельчайшим движениям и изменению температуры. “Графеновая стружка печатается очень тонкими слоями и весьма чувствительна к деформации, – утверждает д-р Дэррил Коттон (Darryl Cotton), старший научный сотрудник научно-исследовательского центра Nokia в Кембридже, — мы также добавили в конструкцию из восстановленного оксида графена температурный датчик.”
Конечным результатом работы кембриджской команды стала перчатка, напичканная множеством датчиков и светодиодов, отображающих все изменения состояния перчатки. Все электрические компоненты в манипуляторе настолько малы, что полученное устройство вполне может использоваться в виртуальной реальности для мониторинга крошечных движений пальцев.
Носимая электроника
Напечатанная на принтерах микроскопическая электроника и Интернет Вещей – одни из главных трендов ближайшего будущего, и графен может значительно ускорить прогресс в этом направлении. Путей применения графена в печатаемой электронике огромное множество: прежде всего стоит рассмотреть вариант с бесплатными напульсниками с напечатанными графеновыми микросхемами, помогающими отслеживать количество людей, ожидающих своего рейса в аэропортах и пассажиропоток в метро для повышения уровня безопасности в этих местах. Также можно, например, использовать стикеры с микросхемами в магазинах для быстрого получения информации о доступности того или товара.
Так и не увидел, как графен изменит мою жизнь-насколько б перспективным он не был
вдруг у вас на даче нефть разольётся и загрязнит грядки, а вы туда бац, графеновый кубик очищающий и каааааак попрет зелень!
А заодно ещё и зарядит свою автомобиль, павербанку и смартфон пока будет абсорбировать нефть.
Если разольется нефть — ты миллионер, чувак)
И потом с полученной воды можно заварить чаёк!
Видимо не внимательно читали, либо не можете мыслить глобально относительно себя. )
Ну как же — сможешь заменить конечности и быстро их заряжать)
Увеличить количество конечностей например))
Доктор Чешир)
) https://uploads.disquscdn.com/images/1a6245eb15bed526630273f1185bca89894aa5020e00a712b2be8f024ee80506.gif ))
https://uploads.disquscdn.com/images/fee3c0b66cfde5477082489d085f31d5b9c3030a95f93734448f3e12a1610f34.jpg
Про многочлены ещё в советские времена писали. Целые таблицы были.
«В свою очередь, проблема современных кремниевых процессоров, заключается во все меньшей миниатюризации техпроцесса – основополагающей улучшения эффективности работы процессора. Для сравнения: первый процессор Pentium начала 1990х годов имел 800 нм транзисторы, а в 2006 Intel перешла на чипсеты с 65 нм транзисторами. Сегодняшние же процессоры семейства Skylake производятся по 14 нм техпроцессу. Чем «ближе этот показатель к нулю», тем меньше потенциала остается в кремнии.»
Автор, надо хотя бы поверхностно нужно изучать материал, прежде чем писать чушь. Проблема современных нанометровых техпроцессов в источнике излучения для литографии, а не в кремнии. Длина световой волны все ограничивает. Сейчас используются ультрафиолетовые лазеры. Возможно понадобятся рентгеновские лазеры.
Если на чистоту — то ужасно. Вы взялись за сложную тему, которую «поднять» весьма не просто. Графен — это модно. Про него упоминает каждый кому не лень по месту и нет. Много чаще не к месту. Вот вы и сели в лужу. Разбор всей статьи — увольте, могу хотя бы про статью в Nature (кстати все журналы уже сильно интернациональные, назвать их британским — не совсем корректно). Так вот, судя по контексту, они лишь сказали, что за 1000 циклов ячейка теряет в ёмкости не 20, а 10 процентов. Скажем если на свежей ездила 400 км, то через несколько лет будет 360, а не 320. Короче, не беритесь за такие темы, если не можете или не хотите проработать сложный материал подобающе
Зануда
Да, зануда, да еще какой
Дмитрий это они от зависти и темноты беспробудной)) злятся, что им «нос утерли»))) Умники целлюлозные)
Не просто зануда, а наверное признанный кудесник листа и пера)))) Вы уважаемый, дайте ссылочку на Вашу статью, где так сказать «проработали сложный материал» и «подняли» статью!? По моему, «лужа» под вами, а происхождение ее весьма спорное!)
В ближайшие планы как раз входит поразбираться в углероде в роли отрицательного электрода. Мимо графена пройти не смогу. Но результаты будут только зимой — а по сему не могу дать ссылку. А пока обхожусь без научно-популярных статей — в жанре приобщения людей к науке у меня как-то больше с аудиовизуальной продукцией складывается…
Вопросов нет, это Ваше личное мнение! Складывается впечатление, что Вы достаточно эрудированный человек, по крайней мере в данной области! Непонятно одно, к чему такие комментарии данной статьи? Я уверен, Вы лучше меня понимаете, что данная статья расчитана на среднестатистического потребителя, и преподнеси ее более «раскрыто» будет по меньшей мере ничего не понятно!
Кроме повербанки на 4800 mAh, не увидел реального применения графена, остальное все лишь прототипы или теория.
Про чудо аккумуляторы в смартфонах говорят уже не первый год и каждый год появляются новости, что вот он прорыв, «а воз и ныне там»…
А это не мгновенные процессы.
Но если бы не было таких процессов — человечество осталось бы на уровне кроманьонцев.
Жаль, что всё это уже долго находится на стадии статей о светлом будущем, и с места двигаться не собирается. А тем временем вышел смарт с батареей на 10000mAh 🙂
ну если по справедливости — мобильный телефон как явление появился чуть более 40 лет назад, ничтожный срок если вспомнить историю автомобилестроения. Лет этак через 50 — мобильники (в т. ч. и их батарейки) дойдут до совершенства, а пока…
Слава графену!!! А если серьезно, то мега аккумуляторы очень бы хотелось
Уже лет десять каждую неделю на всех профильных сайтах кричат об открытии нового типа электроносителей для батареек, в в разы более емких, чем древний литий-ион. И в итоге даже мегакорпорации до сих пор ничего не сделали.
Читайте Науку и жизнь, года так 1980. Премного удивитесь)))
У меня Наука и жизнь тока за 70-72 годы лежит. Но у тетки в деревне в детстве прочитал интересную заметку про будущее компьютеров — плоский, с большим экраном. И с одной кнопкой… Сейчас бы этот журнальчик оторвали бы с руками)
Техника молодёжи ещё изрядно доставлял семидесятых годов. Так и вижу, каким я должен был быть. В серебристом костюме, с антенной на голове, на ракете, лечу с дачи в Гренландию за рассадой помидорной… там же двухметровые помидорные кусты. И на каждом помидорки с арбуз. Эх…
Это была перепечатка западной журнальной статьи, в которой опубликовали результаты древнего опроса среди молодежи, каким должен быть компьютер. Джобс упоминал, что вдохновлялся тем образом компьютера будущего. Планшетник Ньютон был первым прототипом. А потом Айпад. Опрос явно был еще в 70-х годах. А журнал конец 80-х.
в RC области уже набирают популярность li-po аккумуляторы с применением графена. У них намного выше токоотдача в сравнении с обычными липошками
Жду когда акк запилят в смарт
А я жду, когда он в смарте полыхнёт как следует.
он плавится при очень высоких температурах, так что это невозможно
Вы почитайте как батарейка устроена. Катод, анод и электролит. Если немного графена добавить на анод, то принцип строения аккумулятора не изменится. Он так и останется литиевым.
А чо немного, надо нормально добавить, можно вообще только из него сделать
Супер ! Срочно патентуйте. Безбедная старость вам обеспечена !
P.S. Вспомнился Старик Хоттабыч, который Вольке соорудил телефон из чистого золота..
Да я и так впорядке.
Я в детстве, узнав свойства цемента, хотел из него делать мебель. Потом понял, что чушь несусветная. Потом узнал, что делают)))
Диалектика в действии.
Ждем когда появится спам, предлагающий закатать авто в пленку из графена.
Зуб даю, сразу начнут продавать активированный уголь, под видом графеновых таблеток, от всех хворей и увеличения кое-чего)
Логично. Нано и керамика уже в ассортименте. Даже я бы сказал, что мода на это проходит)))
Самое забавное, что неучи именно сейчас пользуются практическими результатами теоретической науки, и при этом ругают «теоретиков».
Кому не нравятся теоретики — немедленно выбросьте в знак протеста телефон, компьютер и кучу других девайсов.
Их полностью сделали теоретики.
Максимум что сделали теоретики-указали направление.
Все остальное дело рук тех кто способен сделать из мечты реальность
Нет, теоретики сделали всё, вплоть до рекомендаций по сборке.
Практики без них работали бы лопатой до сих пор.
Практики — это примитивные исполнители, которых в избытке.
Любой теоретик может копать и крутить гайки.
Но никакой практик не запустит человека в космос и не сделает телефон и компьютер.
Вам какие то неправильные теоретики попадались)) Я вот вспоминаю как мой научный руководитель (я как то по молодости хотел стать кандидатом-вовремя одумался)- спорил с другим таким же деятелем на правовые темы. Я перестал из понимать через пару минут)) Они все такие ТЕОРЕТИКИ… А потом выясняется что когда дело доходит до «практики» -(защиты в суде)- большинство теоретиков пасует перед обычными практикующими юристами))
З.ы. Лучше когда есть и то и то. ))
Я говорю о технике.
Любого практика можно легко заменить.
Но Эйнштейна заменить некем.
Теоретики -более широкое понятие))
Да и технических науках-вспомни Шелдона-вряд ли он сумел бы что то интересное изготовить))
Теоретик — тот, кто знает теорию.
Работать лопатой сии знания не мешают.
Но позволяют создать экскаватор.
Хороший практик знает теорию и то как ее применить на практике))
Просто вы такого «практика» называете «теоретиком»))
Нет, я называю практиком того, кто не знает теорию.
Ваш «практик»- плохой. Мой-хороший.
А теоретик это что то другое)
Заинтересовал вопрос динамиков.
Я конечно не физик, в научные тонкости не вдавался, но на бытовом уровне кое-что знаю. Например, вы видели когда-нибудь сабвуфер с динамиком диаметром 5 см? Я — нет. Потому что для определенной частоты нужен определенный диаметр излучателя.
Этот вопрос в статье никак не разобран.
Если же речь идет просто о громком звуке, но в ограниченном диапазоне частот, то такие решения малоинтересны.
Если вдруг я ошибаюсь — поправьте, пожалуйста.
вакуумные затычки-наушники имеют диаметр менее 5 мм — и передают весь частотный диапазон)))
а концертную акустику в ноутбуке и так никто не обещал
Спасибо, а то я не знал, что наушники вообще существуют.
Там другая песня совсем.
Концертная акустика в большинстве случаев как раз имеет посредственное качество звука, а весь упор на мощь.
Еще «умные» мысли?
Если колебательный элемент будет более плотным, то для достижения нужной длины волны понадобиться меньшая частота колебаний. видимо в этом фишка.
Играет роль также амплитуда хода мембраны
«Потому что для определенной частоты нужен определенный диаметр излучателя.»
Рекомендую вспомнить формулы, посчитать длину волны хотя бы для тех же «граничных» 20кГц (не говоря о таком ужасе, как 20Гц) и подумать, как эти цифры сочетаются с вашим утверждением.
есть такие системы. вопрос в материалах, весе и длине хода диффузора и потребляемой мощности. Для сравнения, 500 литровая система под 1 Вт и 1-литровая система под 200 ваттами. звук на выходе на расстоянии 1 метра будет одинаков, и ачх одинакова в психоакустическом смысле.
wewej
Любая электроника и бытовая техника за 30% от цены.
Зеркальные фотоаппараты и видеокамеры Компьютеры, телефоны, ноутбуки за 30% от цены.
Интересно? Подробности тут: vorlombard(точка)tk
А мне вот интересно, какой силы ток будет для 100% зарядки аккумулятора 4800мАч за 15 минут? Ампер 20? Представляю себе зарядное устройство с кабелем в палец толщиной 🙂 Очень удобно, да.
китайцы сделают примерно в 2 раза толще провода обычного зарядника. но не в палец. будет слегка нагреваться.
Теоретически от зарядного устройства можно подавать напряжение не 5В, а 50В (это в пределах норм электробезопасности), что позволит уменьшить ток до приемлемых 2А. Однако где-то возле аккумулятора все равно надо напряжение преобразовать до чуть выше 3,7В, и даже если аккумуляторы соединить последовательно — все равно задачка нетривиальная и смущающая габаритами и тепловыделением.
============Дорогая электроника за треть от рыночной цены. Мобильные телефоны,
Планшеты, Зеркальные фотоаппараты, Ноутбуки за 30-40% от цены.
Исключительно новая техника, не Б/У.
Информация на сайте: crime-shop(точка)tk
—-
Дорогая электроника за треть от рыночной цены. Зеркальные фотоаппараты, Планшеты, Мобильные телефоны, Ноутбуки за 30-40% от цены. Исключительно новая техника, не Б/У. Информация на сайте: crime-shop. tk(пробел убери)