Большая битва за графен

Показать новость
Источник: Forbes
1

Большая битва за графен

Мир переживает графеновый бум, который начался сразу после открытия в 2004 году этого двумерного материала. В гонку за лидерство в области графеновых технологий сразу включились крупные страны, развернув целые государственные программы.

Коллективы по всему миру продолжают заниматься фундаментальными исследованиями, но наибольшая активность сейчас наблюдается в сфере прикладных разработок. Появляется целый класс устройств и материалов нового типа, которые могут быть созданы благодаря необычным свойствам нового материала.

В одном только Китае, по данным китайского Jiangnan Graphene Research Institute, по состоянию на сентябрь 2016 года было зарегистрировано более 50 тыс. патентных заявок.

Это одно из свидетельств того, что рынок развивается, причем развивается по двум основным направлениям: производство графена и создание массовых продуктов на основе графеновых технологий.

Источник: Forbes
2

Как устроена графеновая отрасль: дешево и сердито

Мировая графеновая отрасль уже довольно развита, десятки экспертных агентств создают коммерческие отчеты, оценивают объемы рынка и ранжируют страны по количеству производимого ими графена.

По прогнозам экспертов, емкость рынка графена к 2027 году составит 3,8 тыс. тонн в год. Однако сам по себе графен не является продукцией для экспорта и обогатиться на нем нельзя. Производство графена будет расти, что неизбежно приведет к снижению его стоимости.

Первые эксперименты были выполнены на небольших чешуйках графена, которые отслаивались от графита с помощью клейкой ленты. Сейчас удается получать высококачественный графен большой площади осаждением в печи при высокой температуре на медную фольгу. Производство достаточно простое и дешевое.

Основой для синтеза графена также являются углеводородные газы или даже нефть. Недавно ученым из США удалось разработать способ получения графена из ацетилена — природного газа.

Сейчас графен продается менее чем за 1 евро за квадратный сантиметр. Прогноз: к 2022 году цена упадет ниже 1 евроцента за квадратный сантиметр.

Источник: Forbes
3

Рынок графеновых технологий

В мире насчитывается около 142 организаций — производителей графена. Но подлинный рынок — это не килограммы графена, а технологии на его основе.

Графен, как и другие двумерные материалы, можно комбинировать друг с другом, получая принципиально новые свойства. Применение графена и оксида графена в биочипах, технология создания которых существует уже несколько лет, позволяет в десятки раз увеличить их чувствительность.

Использование графена в качестве одного из фоточувствительных элементов матриц камер позволяет в сотни раз увеличить их чувствительность и существенно расширить спектральный диапазон.

Таких комбинаций может быть бесконечное множество, как и открывающихся возможностей. По прогнозам, их едва ли удастся реализовать в течение ближайших 50 лет.

Внедрение графена в различные устройства дает колоссальные перспективы, однако однозначного результата пока нет.

Образцы оптических датчиков с применением графена
Образцы оптических датчиков с применением графена, фото: 3dnews.ru

Источник: Forbes
4

Когда технологии пойдут в массы

Массовых графеновых технологий пока нет, хотя в отрасль вкладываются серьезные инвестиции. Пока никак не удается создать работающее устройство.

Фрагмент кристаллической решетки графена
Фрагмент кристаллической решетки графена, источник: sci-lib. com

Главная проблема графена — в его главном преимуществе. Графен — двумерный материал толщиной в 1 атом углерода. Это дает графену уникальные свойства. Но именно по причине двухмерности использовать его в трехмерном мире достаточно сложно. Совмещение технологий производства графена с существующими технологиями микроэлектроники и других отраслей промышленности позволит создать целый класс новых продуктов. Вопрос в том, как это сделать в массовом производстве?

Выращенный графен можно переносить на ту или иную подложку вручную, но такую операцию сложно себе представить в массовом производстве.

Именно над решением проблемы интеграции графена в различные устройства сейчас и работают многие ученые и исследовательские центры: разрабатываются технологии его переноса. Этим занимается графеновый центр Samsung, над проблемой работают в российском Физтехе в сотрудничестве с датской компанией Newtec.

Эксперты утверждают, что решение проблемы переноса — вопрос времени.

Источник: Forbes
5

Нас ожидает графеновое будущее

Графен или другой двумерный материал будет присутствовать буквально во всех устройствах будущего. Ведь потенциал применения графена даже невозможно перечислить.

Графен можно совместить и с биологическими организмами. Им удалось «накормить» пауков, после чего те стали производить паутину в несколько раз прочнее обычной. Накормив графеном шелкопрядов, получили прочную шелковую нить, которая проводит электричество и может быть использована в носимой электронике.

В камерах ваших телефонов, в очках или умных контактных линзах, любой гибкой носимой электронике, умных настенных покрытиях, в разрабатываемых сейчас биосенсорах и нейроинтерфейсах, в новых функциональных материалах для любых применений в авиастроении или оборонной сфере и во многом другом будет графен.

Материал уже сейчас используется в теннисных ракетках, которыми играют Новак Джокович, Энди Мюррей и Мария Шарапова. Билл Гейтс финансирует создание прочных и тонких графеновых презервативов.

На выставке Mobile World Congress в феврале 2017 года показали концепт автомобиля с корпусом из графенового пластика. В марте на Женевском автосалоне презентовали китайский электромобиль на основе графеновых батарей, который планирует конкурировать с Tesla.

Мировые научные конференции сопровождаются шоу-румами, где стартапы и лидеры индустрии представляют свои последние разработки, которых становится все больше.

Источник: БелТА
6

Графен в Беларуси

Специалисты Научно-практического центра Национальной академии наук Беларуси по материаловедению нашли новый способ получения самого тонкого и сверхпрочного материала — графена.

В отличие от известного получения графена методом окисления, белорусы разработали технологию его получения в восстановительной среде. Благодаря высокому структурному совершенству графен, полученный в такой среде, обладает в сотни раз большей электрической проводимостью по сравнению с проводимостью аналогичного углеродного материала, полученного с использованием окислителей.

Это открывает новые возможности применения материала в промышленности, а также ускоряет и удешевляет технологию производства графена.

Прикладное применение графена в Беларуси видят в изготовлении прозрачных проводящих пленок для сенсорных экранов солнечных элементов, проводящих лаков, предназначенных для обогрева поверхностей, электродов конденсаторов с высокой удельной поверхностью, рабочих электродов для химических сенсоров.

В НПЦ по материаловедению уже разработали электропроводящий лак с графеновым наполнителем, обеспечивающий длительное нагревание поверхностей до температуры 350 градусов по Цельсию.

Создан также макет суперконденсатора с графеновыми электродами, предназначенный для улучшения динамики работы двигателей.

Белорусский ученый Владимир Новиков разработал относительно недорогой способ получения графена, свойства которого могут пригодиться в дорожном строительстве.

Открытие основано на том, что если в бетон добавить 1–2% графена, то он становится токопроводящим. Это могло бы быть полезным в обслуживании улично-дорожной сети зимой: при подключении низкого напряжения можно использовать его для ликвидации гололеда. Механизм прост: срабатывает автоматический датчик — и снег с наледью устраняются за пару минут. Без уборщиков и реагентов. И ведь идея разработки родилась у нас в стране.

Поделиться:
Другие новости
Загрузка...

Курс бел. рубля 19.12.2018
Нал. (банки Минска)
покупкапродажа
$12.12802.1330
12.42002.4280
p1003.16503.1800
Б/нал. (НБРБ)
$12.1262
12.4132
p1003.1849