0
Как сообщает онлайн-журнал об энергетике «Энергия+», в Новосибирске изучают графен — материал толщиной в один атом, который сочетает в себе исключительную прочность, легкость и высокую проводимость. Ученые рассматривают его как основу технологий будущего — от энергетики до космических проектов.
Двумерный углерод с уникальными свойствами
Графен — это один слой атомов углерода, выстроенных в шестигранную решетку, напоминающую пчелиные соты. Такая структура делает его одновременно сверхпрочным, гибким и отлично проводящим тепло и электричество.
Из графита получают два типа графеновых материалов. Первый — порошкообразный, состоящий из многослойных частиц. Его используют как добавку для повышения прочности и износостойкости композитов, красок и защитных покрытий. Второй — графеновые пленки толщиной в один атом, которые считаются перспективной основой гибкой электроники, сенсоров и новых аккумуляторов.
Пленки для аккумуляторов и «умных» систем
В научном центре «Теплофизика и энергетика» ИТ СО РАН уже научились получать графеновые пленки площадью в несколько квадратных метров за 1–2 дня. На их основе создают материалы для литийионных аккумуляторов, увеличивающие площадь контакта электрода с электролитом, что потенциально повышает емкость и скорость зарядки.
Как отмечает руководитель лаборатории Дмитрий Смовж, «графен применяют в охлаждающих системах реакторов, нагревателях и датчиках» — в сокращенном виде.
Сенсоры, лед и прозрачное тепло
Графеновые датчики способны фиксировать даже следовые количества газов — например, метана или оксидов азота. Их особенность в том, что один атомный слой реагирует на отдельные молекулы.
По словам аспиранта Александры Богомоловой, «каждый сенсор настраивается под конкретный газ и улавливает даже минимальные примеси».
Пленки также используют для антиобледенительных покрытий. Они прозрачны, гибки и нагреваются равномерно. В отличие от традиционных покрытий на основе оксида индия и олова, графен не трескается и не бликует, отмечает научный сотрудник Евгений Бойко, подчеркивая хрупкость классических решений.
Звук из углерода и стеклянные динамики
Исследователи изучают термоакустический эффект графена — способность превращать электрический сигнал в звук за счет быстрого нагрева и охлаждения. Это позволяет создавать тонкие акустические системы, которые можно наносить прямо на стекло, превращая его в динамик.
Космические идеи будущего
В перспективе графен и родственные ему углеродные наноструктуры могут использоваться в проектах космического лифта — троса, по которому грузы будут подниматься на орбиту без ракет. Также обсуждаются концепции «газонепроницаемых оболочек» для удержания атмосферы на других планетах.
Как подчеркивает «Энергия+», графен постепенно выходит за пределы лабораторий и становится основой технологий, которые могут изменить энергетику, электронику и даже освоение космоса.
