Инновационный материал — графен

В настоящее время исследователи всего мира всё больше внимания уделяют такому интересному материалу, как графен. Существуют целые научные институты, а также международные организации, изучающие его (ярким примером является Национальный институт графена, г. Манчестер, Великобритания, а также многие другие). Так что собой представляет графен?

Графен — это одноатомная шестиугольная кристаллическая решётка, в узлах которой находятся атомы углерода (напоминает пчелиные соты, если смотреть на них прямо). Изначально кристалл графита состоит из подобных слоёв шестиугольных связей, скрепленных между собой относительно слабыми межуровневыми атомарными связями. Учёные А. Гейм и К. Новосёлов разработали способы получения одноатомной плёнки графена и изучили его свойства. Свойства графена оказались настолько замечательными, что положили начало целым направлениям в инновационных технологиях. В частности, удалось выяснить, что:

• графен обладает большой относительной механической прочностью. Это его свойство делает графен перспективным при использовании в материалах для бронежилетов — дешевые бронежилеты на основе графена по многим показателям превосходят как сталь, так и кевлар. Естественно, при использовании в бронежилетах предполагается использовать многочисленные слои графена, причём зачастую в компоновке с другими материалами, например с тем же кевларом;

• графен обладает рекордными показателями проводимости и так называемой электронной подвижности в области температур, приближенных к комнатной. Это его основополагающее свойство, в сочетании с уникальной толщиной, делает графен перспективной основой для наноэлектронных деталей. При этом, в связи с фактическим отсутствием толщины материала, интенсивно эксплуатируются квантовые свойства материала;

• графен и материалы, изготавливаемые на его основе, крайне лёгок, практически невесом. Это, вкупе с большой относительной механической прочностью делает материалы на основе графена перспективными в изготовлении парашютов, а также иных изделий, где особые требования предъявляются к лёгкости изделия;

• особые физико-химические свойства. Например, на основе графена удалось создать особо чувствительные датчики, которые способны реагировать даже на отдельные молекулы вещества (например, графеновый датчик, улавливающий отдельные молекулы диоксида азота, занимает площадь всего в один квадратный микрон);

• особые биологические свойства. В настоящий момент в исследовательских лабораториях получены данные, делающие графен перспективным средством в борьбе с таким страшным недугом, как рак. Например, проводились исследования на больных раком мышах, которым вводили раствор графена внутривенно. Оказалось, что этот материал примерно через сутки оседает преимущественно в месте локализации раковой опухоли, практически полностью концентрируясь там. Далее учёные облучали поражённые участки тела мышей с помощью ультрафиолетового лазера, заставляя нагреваться графен, а вместе с ним и раковую опухоль, на 50 градусов. В результате опытов удалось добиться полного излечения подопытных животных. Кроме того, другая исследовательская группа выяснила, что соединения на основе графена способны подавлять рост раковых опухолей, взаимодействуя со стволовыми клетками.

Кроме перечисленных областей, графен применим во множестве смежных областей. Так, к примеру, в настоящий момент существуют разработки в области применения графена в сверхтонких мониторах и осветительных приборах (сам графен при этом является лишь проводящим слоем, а светящимися элементами являются либо микро-светодиоды, либо люминесцирующие слои других материалов). В общем, уникальные свойства графена делают его одним из самых перспективных материалов начала 21 века.

Главная :: Архив статей :: Гостевая :: Ссылки