Графен будет широко использоваться в промышленности и приведет к созданию принципиально новых материалов


1 000
Примерно
19 декабря 2037
прогноз сбудется
Техника и наука
Перспективными направлениями использования графена являются производство полупроводников, суперконденсаторов и аккумуляторов, новых материалов на основе углеродных нанотрубок...
58%
42%
(+1)

Сводная информация по прогнозу Редактировать сводную информацию

Перспективы графена. Хроника событий, факты за и против прогноза

15 ноября 2018 - Ученые из Университета Райса разработали токопроводящий композиционный материал на основе графена. По сравнению с другими композиционными материалами с добавлением никеля или углеволокна, способными проводить электричество, композит на основе графена имеет бо́льшую жесткость, лучшие токопроводящие свойства и небольшую массу. Для производства нового композиционного материала исследователи использовали смесь полиакрилонитрила (традиционно применяется для производства углеволокна) и порошка никеля. Эту смесь затем спрессовали и нагрели до температуры, при которой полиакрилонитрил через цепочку реакций превратился в графен. После нагрева никель из заготовки вытравили химическим способом. В итоге ученые получили графеновую губку, полости которой затем в вакуумной камере заполнили полимером. Получившийся композиционный материал по массе не отличался от обычного углеродного композита, но имел существенно большую токопроводность, которая составила около 14 сименсов на сантиметр. Позднее во время экспериментов исследователи добавили к графеновой губке углеродные нанотрубки, после чего залили ее полимером в вакуумной камере. В итоге получился композиционный материал с электрической проводимостью равной 41 сименсу на сантиметр.    https://nplus1.ru/news/2018/11/15/composite

17 октября 2018 - Ученые из Китая, Японии, России и Австралии разработали метод изменения хиральности углеродных нанотрубок, позволяющий поменять их свойства с металлических на полупроводниковые. Наряду с количеством слоев один из главных структурных параметров углеродных нанотрубок — их хиральность. Она зависит от того, под какими углами графеновая плоскость свернута в трубку, и оказывает сильное влияние на свойства трубки. К примеру, индексы хиральности определяют, какими проводящими свойствами обладает нанотрубка, — металлическими или полупроводниковыми. Несмотря на развитие способов получения нанотрубок с определенными структурой и свойствами, пока они остаются не слишком надежными и достаточно сложно получить большое количество нанотрубок со строго определенными параметрами. https://nplus1.ru/news/2018/10/17/nanotubes

27 августа 2018 - Разработанная учеными из Виргинского технологического университета и Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса методика 3D-печати позволит значительно расширить сферу применения графена, т.к. позволит печатать сложные трехмерные объекты из взаимосвязанных графеновых слоев. С помощью 3D-печати из оксида графена и полимера делается объект нужной формы. После этого заготовку помещают в печь, где являющиеся основой полимеры сгорают, а оксид переходит в графен. Разрешение технологии составляет до 10 мкм, в то время как традиционные методы достигают лишь 100 мкм. Анализ показал, что созданные структуры сохраняют большую часть уникальных свойств графенаhttps://hightech.plus/2018/08/24/sozdana-tehnologiya-effektivnoi-3d-pech...

18 августа 2018 - Ученые из США, Японии и Франции под руководством Кори Дина (Cory Dean) из Колумбийского университета создали устройство, состоящее из находящихся в контакте слоев графена и гексагонального нитрида бора. Слои можно поворачивать относительно друг друга и благодаря этому управлять электрическими, оптическими и механическими свойствами образованной гетероструктуры, рассказывают исследователи в Science. В двумерных материалах, таких как графен или гексагональный нитрид бора, присутствуют различные виды связей. Плоскости можно отделять друг от друга, а также сдвигать или поворачивать. Поскольку при повороте взаимное расположение атомов плоскостей меняется, это приводит к изменению свойств материала, в том числе электрических. К примеру, благодаря повороту двух плоскостей графена друг относительно друга две группы ученых ранее смогли придать этому материалу свойства полупроводника и даже сверхпроводникаhttps://nplus1.ru/news/2018/08/17/graphene

10 августа 2018 - На прошедшем авиасалоне «Фарнборо» инженеры из Университета Центрального Ланкашира (UCLan) представили беспилотный летательный аппарат, который, по их словам, является первым в мире самолетом с покрытием из графена. Аппарат, в ширину составляющий 3,5 метра, получил название Juno. Его фюзеляж имеет покрытие из графена; кроме того, самолет оснащен графеновыми батареями и содержит детали, напечатанные на 3D-принтере. Как пишет портал New Atlas, графен, будучи очень прочным материалом, позволяет добавить прочности другим материалам фюзеляжа — последних, таким образом, может быть использовано меньше, что, естественно, помогает снизить массу аппарата. Кроме того, как отмечает портал, благодаря теплопроводности графена фюзеляж будет менее подвержен обледенению, а электропроводность материала позволит — в случае попадания молнии — рассеивать энергию удара по всей поверхности фюзеляжа. В ближайшие два месяца, как сообщается, разработчики Juno планируют провести первые полеты аппарата и дальнейшие тесты.  https://www.popmech.ru/technologies/news-436252-predstavlen-pervyy-v-mir...

30 июля 2018 - Графеновые наноленты (nanoribbon) — узкие полоски графена шириной порядка 50 нанометров и толщиной всего в один атом. Такие полоски сохраняют все электрические свойства графена и вдобавок позволяют настраивать ширину запрещенной зоны — грубо говоря, при определенных условиях наноленту можно «запереть», превратив ее в полупроводник или изолятор. При создании нанороботов, размер которых будет ограничиваться сотнями нанометров, а функциональность будет сопоставима со способностями обычных роботов, надо уменьшить не только сенсоры, транзисторы и моторчики, но и провода, связывающие приборы. Наноленты из графена - подходящий материал. Тем не менее, при переходе к нанометровым приборам обычно возникают проблемы, которые нельзя было ожидать на бо́льших масштабах. Нанометровые приборы нужно поддерживать в идеальной чистоте. Численные расчеты показывают, что даже малейшее изменение химического состава наноленты заметно влияет на ее проводящие свойства. Однако, электрические свойства наноленты не зависят от структурных дефектов — если конец и начало ленты с дефектами будут «чистыми», ток по ней будет течь так же, как и по идеальной ленте. Кроме того, наноленты с дефектами оказались более гибкими, чем «чистые» наноленты. Таким образом, наноленты могут служить надежными проводами для наноразмерных устройств — их электропроводность остается на высоком уровне даже при небольших повреждениях, а их гибкость можно настраивать, изменяя частоту дефектов.

24 апреля 2018 - Физики создали новый композитный материал, добавив в бетонную смесь графен. Ученые смогли инкорпорировать слои графена в бетон и получили в 4 раза более прочный материал. Более того, улучшенный бетон оказался защищен от разрушения влагой в два раза эффективнее обычного. Новая технология также позволяет сделать производство более экологичным. Углеродный след (то есть количество парниковых газов) при производстве улучшенного цемента оказываться значительно более слабым. Такого эффекта удалось достичь из-за уменьшения в два раза объемов исходного материала, необходимого для производства бетона. Исследователи считают, что их работа станет основанием для создания новых наномаериалов, которые можно будет включить в состав цемента.  https://indicator.ru/news/2018/04/23/prochnyj-beton/

17 марта 2018 - Большинство современных красителей для волос в той или степени содержат токсичные химикаты, поэтому исследователи обратились к графену. Был использован оксид графена, который также включал в себя небольшое количество атомов кислорода. Оксид был смешан с водородом и гелием, после чего получившуюся гелеобразную массу нанесли на образцы светлых человеческих волос. Через 10 минут, когда смесь подсохла, результат был налицо: графеновая краска, толщина слоя которой составляла всего 2 микрона (для сравнения, толщина человеческого волоса колеблется от 10 до 200 микрон), не смылась даже после 30 моек. Правда, перед тем, как поступить на рынок, графеновой краске придется пройти еще множество испытаний на практике. https://www.popmech.ru/science/news-414902-grafen-kak-bezopasnyy-krasite...

06 марта 2018 - Не все уникальные свойства графена оказались полезными — к примеру, неожиданным образом оказалось, что графен крайне тяжело превратить в полупроводник, что делает его малопригодным для изготовления электронных приборов, солнечных батарей, лазеров и источников света. Кроме того, графен нельзя растягивать из-за очень высокой хрупкости. Многие эти проблемы, как рассказывает Харилло-Эрреро, ученые пытаются решить, используя не однослойные, а двухслойные или многослойные "бутерброды" из листов графена. Подобные структуры часто обладают достаточно неожиданными, но интересными свойствами. В частности, на одно из которых совершенно случайно натолкнулись физики из MIT. Они выяснили, что "бутерброд" из двух слоев графена, если скрутить его под определенным углом, одновременно приобретает и изолирующие, и сверхпроводящие свойства, между которыми можно легко переключаться. Теперь можно будет использовать графен в качестве платформы для изучения необычных форм сверхпроводимости. Подобные же структуры можно использовать для создания сверхпроводящих транзисторов, которые можно будет легко включать и выключать, превращая их из изолятора в сверхпроводник и наоборот. Это создает массу новых возможностей для создания новых квантовых устройств.   https://ria.ru/science/20180305/1515794222.html

04 марта 2018 - Профессор Чынг Ку Канг (Jeung Ku Kang) и его коллеги из Высшей школы энергетики KAIST создали на основе графена прототип аккумулятора, для полного «насыщения» которому требуется всего 20–30 секунд, даже при использовании маломощных систем зарядки, таких как USB-переходники или гибкие фотоэлементы. Таким образом, иновационное устройство не только выдерживает высокое напряжение, но и имеет длинный жизненный цикл, а значит, дольше прослужит своему владельцу. По словам изобретателей, "высокая емкость и повышенная стабильность отличают его от аналогов, поэтому мы уверены, что вскоре начнем производить подобные батареи в промышленных масштабах". https://naked-science.ru/article/hi-tech/izobreten-nakopitel-energii

16 февраля 2018 - Команда ученых CSIRO из Австралии создала новый фильтр на основе графена, получивший название Graphair. В отличие от обычного графена, который получают в результате энергоемкого химического процесса, Graphair изготавливается из соевого масла, недорогого и возобновляемого материала. Ученые покрыли самый обычный фильтр для воды тонкой пленкой Graphair, которая содержит микроскопические наноканалы, задерживающие загрязняющие вещества, но при этом пропускающие воду. Для опыта были взяты образцы воды из Сиднейской гавани. Морская грязная вода стала пригодна для питья после всего одного прогона через фильтр. Новый фильтр может заменить сложные, трудоемкие и многоступенчатые процессы очистки воды. https://naked-science.ru/article/sci/avstraliycy-predstavili-idealnyy

16 февраля 2018 - Инженеры создали датчик растяжения из салфетки, покрытой слоем углеродных нанотрубок. Разработчики показали несколько устройств на его основе, таких как датчик сердцебиения и датчик движения глаз. Инженеры под руководством Чже-Хён Чхона (Jae-Hyun Chung) из Вашингтнонского университета разработали сенсоры растяжения на основе недорогих безворсовых салфеток, которые применяют для очистки поверхностей. Разработчики предложили использовать сенсор в качестве очень чувствительного датчика растяжения. Они собрали на его основе несколько прототипов устройств, в том числе закрепляемый на палец датчик сгибания и прикрепляемый на кожу датчик сердцебиения, улавливающий расширения сосудов.https://nplus1.ru/news/2018/02/15/paper-sensor

01 февраля 2018 - Физики из МГУ создали нечто среднее между графеном и графитом — "наночешуйки" — частицы диаметром 15-50 нанометров, состоящие из 6-7 слоев графена. "Подобные материалы обладают очень развитой поверхностью, поэтому могут быть использованы в изготовлении электродов для суперконденсаторов и батарей. При этом модификация их поверхности атомами азота помогает варьировать электрохимические и поглотительные свойства. Также они обладают потенциалом для использования в каталитических процессах и в изготовлении проводящих многокомпонентных полимеров", — передает пресс-служба МГУ слова одного из авторов работы Сергея Черняка, научного сотрудника кафедры физической химии химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

19 декабря 2017 - Американские химики нашли способ встраивать небольшие фрагменты кристаллов редкоземельных металлов в подповерхностный слой графита. Один или несколько атомных слоев металла при этом оказываются покрытыми одним графеновым слоем, сообщают ученые в статье в Сarbon. https://nplus1.ru/news/2017/12/18/encapsulated-metal

___________________________________________________

Графен представляет собой одиночный слой атомов углерода, соединенных между собой структурой химических связей, напоминающих по своей геометрии структуру пчелиных сот. За создание графена, обладающего уникальными физико-химическими свойствами, работающие в Великобритании выходцы из России Константин Новоселов и Андрей Гейм получили Нобелевскую премию 2010 года по физике.

Другие прогнозы по теме Графен, Нанотрубки

О проекте "википедии будущего"

15 ноября 2018
User Image4teller(85)%
Ученые из Университета Райса разработали токопроводящий композиционный материал на основе графена. По сравнению с другими композиционными материалами с добавлением никеля или углеволокна, способными проводить электричество, композит на основе графена имеет бо́льшую жесткость, лучшие токопроводящие свойства и небольшую массу. Подробности о новом материале опубликованы в ACS Nano, а краткое изложение работы ученых приводит издание Nano Werk. При производстве современной электроники нередко необходимо использовать легкие токопроводящие композиционные материалы. Они могут применяться, например, для экранирования электроники или создания сложных многослойных плат. Токопроводящие свойства композитов можно регулировать добавлением проводящих электричество материалов, обычно углеволокна или металлической пыли. Увеличение доли таких добавок в конечном итоге может приводить к увеличению массы композита или даже существенному ухудшению его прочностных характеристик. Исследователи предложили вместо традиционных основ для композитов использовать графен. Для производства нового композиционного материала исследователи использовали смесь полиакрилонитрила (традиционно применяется для производства углеволокна) и порошка никеля. Эту смесь затем спрессовали и нагрели до температуры, при которой полиакрилонитрил через цепочку реакций превратился в графен. После нагрева никель из заготовки вытравили химическим способом. В итоге ученые получили графеновую губку, полости которой затем в вакуумной камере заполнили полимером. Получившийся композиционный материал по массе не отличался от обычного углеродного композита, но имел существенно большую токопроводность, которая составила около 14 сименсов на сантиметр. Позднее во время экспериментов исследователи добавили к графеновой губке углеродные нанотрубки, после чего залили ее полимером в вакуумной камере. В итоге получился композиционный материал с электрической проводимостью равной 41 сименсу на сантиметр.
17 октября 2018
User Image4teller(85)%
Ученые из Китая, Японии, России и Австралии разработали метод изменения хиральности углеродных нанотрубок, позволяющий поменять их свойства с металлических на полупроводниковые. Данные, полученные во время экспериментальной проверки метода, с достаточно высокой точностью совпали с результатами моделирования, рассказывают авторы статьи, опубликованной в Ultramicroscopy. Наряду с количеством слоев один из главных структурных параметров углеродных нанотрубок — их хиральность. Она зависит от того, под какими углами графеновая плоскость свернута в трубку, и оказывает сильное влияние на свойства трубки. К примеру, индексы хиральности определяют, какими проводящими свойствами обладает нанотрубка, — металлическими или полупроводниковыми. Несмотря на развитие способов получения нанотрубок с определенными структурой и свойствами, пока они остаются не слишком надежными и достаточно сложно получить большое количество нанотрубок со строго определенными параметрами. Группа исследователей под руководством Ёсио Бандо (Yoshio Bando) из Национального института материаловедения в Токио и Дмитрия Гольберга (Dmitri Golberg) из Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» разработала метод, позволяющий изменять структуру и свойства многостенных углеродных нанотрубок уже после из создания. Ученые решили вызывать структурные изменения в нанотрубках с помощью одновременно двух стимулов — нагревания и механической нагрузки. Исследователи помещали в просвечивающий электронный микроскоп образцы многостенных углеродных нанотрубок. Нанотрубка присоединялась к электродам внутри камеры микроскопа, через которые на нее подавали миллисекундные электрические импульсы, вызывающие ее нагревание, а зонд сканирующего туннельного микроскопа помогал растягивать нанотрубку с определенным напряжением. Поскольку задачей ученых было выяснение влияния нагревания и механической нагрузки на хиральность, они определяли ее с помощью измерения диаметра трубки и определения дифракционных линий определенных слоев, перпендикулярных к оси трубки. Во время экспериментов ученые прикладывали электрические импульсы к нанотрубке, во время которых верхние слои последовательно сублимировались, благодаря чему удалось получить из многослойной нанотрубки однослойную. Кроме того, им удалось достичь изменения хиральности двуслойных нанотрубок и изменения свойств внешнего слоя с металлических на полупроводниковые. Для того, чтобы понять, как именно происходит изменение структуры, исследователи провели симуляцию этого процесса. При растяжении на 8,5 процента и температуре около двух тысяч кельвинов (1727 градусов Цельсия) в нанотрубке образуется дефект Стоуна — Уэйлса, который представляет собой расположенные рядом пяти- и семичленные кольца из углеродных атомов. Поскольку при этом ориентация углерод-углеродных связей нарушается, изначальный дефект при дальнейшем увеличении нагрузки на трубку выступает как центр образования новых дефектов Стоуна — Уэйлса и более сложных, в том числе состоящих из восьмичленных углеродных колец. Впоследствии эти дефекты начинают скользить по трубке и менять ее диаметр хиральность, что и наблюдалось во время экспериментов.
27 августа 2018
User Image4teller(85)%
Графен обладает уникальной прочностью, теплопроводностью и электрической проводимостью. Методика 3D-печати, разработанная учеными из Виргинского технологического университета и Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса, позволит значительно расширить сферу его применения. Ранее при печати объектов из графена использовался экструзионный процесс, сообщает Science Daily. Это ограничивало возможности применения материала двухмерными и простейшими трехмерными структурами — например, аэрогелем, в котором листы графена разделены воздухоносными слоями. Новая методика позволит печатать сложные трехмерные объекты из взаимосвязанных графеновых слоев. Суть метода заключается в следующем. Исследователи берут листы оксида графена и сшивают их с образованием пористого гидрогеля. За прочность структуры отвечают светочувствительные акрилатные полимеры. Затем с помощью лазерной стереолитографии из оксида графена вырезается объект нужной формы. После этого заготовку помещают в печь, где акрилаты сгорают, а оксид переходит в графен. Разрешение технологии составляет до 10 мкм, в то время как традиционные методы достигают лишь 100 мкм. Анализ показал, что созданные структуры сохраняют большую часть уникальных свойств графена. Это позволит использовать их в производстве аккумуляторов, сенсоров, фильтров и других устройств.
Существующие похожие прогнозы
Примерно
1 сентября 2025
прогноз сбудется
Техника и наука
Ракета, которая отправилась в космос из Новой Зеландии 25 мая была оснащена двигателем, почти полностью изготовленным при помощи 3D-принтеров.
44%
56%
(+1)
Примерно
9 марта 2030
прогноз сбудется
Техника и наука
За разработкой стоит главный конструктор бюро пилотируемых космических кораблей Чжан Байнань и его команда
55%
45%
Примерно
8 августа 2023
прогноз сбудется
Техника и наука
Специалисты сходятся в том, что для этого потребуется компьютер на примерно 4000 «совершенных» кубитов. То есть таких, в цепи которых не возникает ошибок
47%
53%
Когда-нибудь
прогноз сбудется
Техника и наука
Инженеры Технологического института Джорджии создали робота, который при помощи искусственного интеллекта научился накидывать на человека больничную робу.
63%
38%
Когда-нибудь
прогноз сбудется
Техника и наука
Недавно эксперт робототехники Хизер Найт заявила о том, что беспилотная система Tesla плохо отличает велосипедистов от автомобилей. В скором времени компания планирует устранить это
62%
38%
Примерно
9 марта 2020
прогноз сбудется
Техника и наука
Google трудится над усовершенствованием переводчика на основе нейросетей
60%
40%
(+1)
Когда-нибудь
прогноз сбудется
Техника и наука
В планах "Россетей" - создание федеральной сети электрозаправок. В "Ростехе" уже подготовились к выпуску до 1 тысячи зарядных станций в месяц
42%
58%
(+1)
(+2)
Когда-нибудь
прогноз сбудется
Техника и наука
Аналитическое агентство Counterpoint представило итоги 2016-го: впервые за пять лет самым популярным смартфоном в Китае оказался не iPhone.
53%
47%
(+1)
Примерно
7 июня 2023
прогноз сбудется
Техника и наука
По сообщениям издания, три ведущих японских сотовых оператора — NTT Docomo, KDDI и SoftBank — планируют вложить в проект в общей сложности 5 трлн иен (порядка 45,7 млрд долларов).
52%
48%
(+3)
Когда-нибудь
прогноз сбудется
Техника и наука
Ученым из Гарвардского университета удалось создать самый маленький в мире радиоприемник размером в два атома
58%
42%
(+1)

Политика:    2016    2017    2018    2019    2020    2021    2022    2023    2024    2025    2026    2027    2028    2029    2030-е    2040-е    2050-е    2060-е    Избранное 

Технологии:    2016    2017    2018    2019    2020    2021    2022    2023    2024    2025    2026    2027    2028    2029    2030-е    2040-е    2050-е    2060-е    Избранное 

Экономика:      2016    2017    2018    2019    2020    2021    2022    2023    2024    2025    2026    2027    2028    2029    2030-е    2040-е    2050-е    2060-е    Избранное 

Общество:      2016    2017    2018    2019    2020    2021    2022    2023    2024    2025    2026    2027    2028    2029    2030-е    2040-е    2050-е    2060-е    Избранное 

Медицина:        2016    2017    2018    2019    2020    2021    2022    2023    2024    2025    2026    2027    2028    2029    2030-е    2040-е    2050-е    2060-е    Избранное 

 

С помощью поиска можно найти прогнозы по любым темам