Qalam dog'ida topilgan grafen velosiped sanoatini o'zgartiruvchi yangi super material bo'lishi mumkinmi?
Bir qarashda grafen oddiy materialdir. Bu qalinligi 0,3 nanometr bo'lgan uglerod atomlarining bir qatlami - bu jurnal qog'ozidan million marta yupqaroq. Biroq, u po'latdan 150 baravar kuchli va 20% elastikroq. U elektr tokini mis yoki oltindan yaxshiroq, soniyasiga bir million metr tezlikda o'tkazadi. Issiqlikni tez chiqaradi. U shaffof va to'liq suv o'tkazmaydigan va 21-asrda 20-da uglerod tolasi va 19-yilda po'lat ta'siriga ega bo'lishi kerak. 2003 yilda uni kashf etgan Manchester universitetining ikki materialshunos olimi - Andre Geym va Konstantin Novoselov tezda Nobel mukofoti va ritsar unvoniga sazovor bo'lishlari ajablanarli emas. Buning velosipedlarga nima aloqasi bor?
Graphene-ni birinchi oʻzlashtirganlar
Tarkibida grafen boʻlgan birinchi velosiped mahsulotlari bozorga chiqa boshladi. Vittoria o'zining eng so'nggi uglerodli Qurano jantlarida grafendan foydalanadi (20-betga qarang) va Catlike ham uni o'zining eng yaxshi Mixino dubulg'asida ishlatadi. Craddock Cycles kompaniyasidan maxsus uglerod ramka ishlab chiqaruvchisi Richard Kraddok shunday deydi: Hozirda grafen haqida juda ko'p hayajon bor, ammo bu faqat birinchi qadamlar. Har bir yangi material singari, uning to'liq salohiyati hali ma'lum emas, lekin maksimal foyda uglerod o'rnini bosuvchi emas, balki yaxshilanish sifatida. Qachonki u isbotlanganida foydalanardim.’
Paul Viper, Manchester universitetidagi Milliy Grafen instituti ilmiy xodimi, shunday deydi: Grafen kompozitning mexanik xususiyatlarini yaxshilashi mumkin, chunki u epoksi qatroni matritsasiga qo'shilganda shtammni bo'lishishi va uni qattiqroq qilishi mumkin. Biroq, siz muvozanatni to'g'ri olishingiz kerak. Ko'p grafen, masalan, matritsaning 10 yoki 20%, uni chindan ham qattiq qiladi, lekin u ham mo'rt bo'ladi.’
Uning hamkasblari hozirda aerokosmik uchun kompozit ramkalarda grafendan foydalanishni takomillashtirmoqda va ispan avtomobil ishlab chiqaruvchisi Spania uni allaqachon GTA superkar shassisiga kiritgan. Shunday qilib, velosiped ramkalari keyingi bo'lishi mumkinmi? "Uni velosiped ramkalarida ishlatib bo'lmasligi uchun hech qanday sabab yo'q va ishonchim komilki, kimdir allaqachon ular ustida ishlamoqda", deb taxmin qiladi Wiper. Vittoriya grafenga shunchalik ishonadiki, u o'z pulini og'zi bo'lgan joyga qo'yadi. "Men besh yil oldin Evropadagi birinchi grafen zavodlaridan biri bo'lgan Directa Plus asoschisi bilan kechki ovqatlandim va men mahsulotlarimizda grafendan foydalanish g'oyasini o'ylab topdim", deydi Vittoria prezidenti Rudi Kampan. ‘Keyin biz eng ilg‘or bo‘lish uchun ularga sarmoya kiritishga qaror qildik.’
Vittoria yangi Qurano uglerod g'ildiraklarida grafendan foydalangan holda tishli teshik mustahkamligini va jantning lateral qattiqligini 30% gacha oshirganini da'vo qilmoqda. Ammo, eng avvalo, Kampanning ta'kidlashicha, "grafenning yaxshilangan issiqlik tarqalishi jantning to'plangan haroratini [tormozlash ostida] pasaytiradi va uni uglerod tolasi parchalana boshlaydigan chegaradan ancha past darajada ushlab turadi.’
Grafenni uglerodga qo'shish qahvangizga shakar qo'shish kabi oddiy ish emas. Directa Plus grafenni Vittoriyaga "nano-trombotsitlar" sifatida etkazib beradi, ularning qalinligi atigi uchdan etti atomgacha. "Katta muammo prepreg uglerod qatlamlari uchun epoksi qatronining asosiy partiyasida grafenning deyarli mukammal dispersiyasiga erishish edi", deydi Campagne.
Bir parcha ilhom
“Odamlar oʻnlab yillar davomida grafen grafit, koʻmir va olmos kabi uglerod materiallarining allotroplari ichida mavjudligini taxmin qilishgan, ammo uni qanday qilib bitta ikki oʻlchovli qatlam sifatida yasashni hech kim bilmas edi”, deydi Wiper. Bir lahzada Geym va Novoselov bir necha qatlamli grafen qatlamlaridan iborat bo'lgan kristalli grafitning dog'idan boshladilar va yopishqoq lenta yordamida grafitning bir qismini olib tashlashdi. Qiziq, ular buni qayta-qayta qilishdi, oxiri ular bitta qatlamni - sof grafenni ajratib olishdi. Keyin ular buni sinab ko'rishdi.
“Odatda siz materiallarni yupqaroq va ingichka qilib qo'yganingizda, ularning xususiyatlari yomonlashadi, - deydi Geimning o'zi. “Ammo grafen yordamida biz hamma narsa yaxshilanganini topdik.”
Dunyodagi laboratoriyalar endi grafenni turli xil tozaliklari, har xil namuna oʻlchamlari va partiyalar miqdori bilan koʻp usullarda ishlab chiqaradi. Misol uchun, Catlike o'zining Mixino dubulg'alarining mustahkamligini saqlab qolish uchun nano-tolalardan foydalanishini aytadi, ular endi oldingi modellarga qaraganda 10 g engilroq. Boshqalar uni nano-lentalar ko'rinishida ishlatishadi va Samsung va Sony uzluksiz choyshablar qilish usullarini ixtiro qilganliklarini da'vo qilishadi. Ajablanarlisi shundaki, bu juda qimmat emas. Siz bir kilogramm nano-trombotsitlarni 150 funt sterlingdan kamroq narxda sotib olishingiz mumkin. Materialning ko'proq versiyalari yaratilganligi sababli, marketing materialida "grafen" so'zidan foydalanish iste'molchilar uchun chalkashliklarni keltirib chiqarishi aniq. "Grafen bilan mustahkamlangan" deb da'vo qilingan mahsulot haqiqatan ham mikroskopik materialni o'z ichiga oladimi yoki u biron bir yaxshilik qiladimi yoki yo'qligini aniqlash qiyin bo'ladi. Bu vijdonsizlar foydalanishi mumkin bo'lgan bo'shliq.
'Laboratoriya materialni da'vo qilinganidek ishlashini tekshirishi mumkin, ammo grafen borligiga ishonch hosil qilish uchun siz kimyoviy sinovdan o'tishingiz kerak bo'ladi, - deydi Wiper. Va grafen uglerodning ko'p shakllarida, hatto ko'mir changida ham mavjud bo'lganligi sababli, bu Savdolar Ta'rifi to'g'risidagi qonunning jahannami bo'lishi mumkin. Ammo to'g'ri qo'llarda, uning velosiped sanoati uchun va'dalari juda katta. Grafendan potentsial foydalanishga jantlar, zanjirlar va shpallar kabi ochiq qismlarda korroziyaning oldini olish kiradi yoki uglerod komponentlariga kiritilgan bo'lsa, grafen nano-tolalari elektr tokini o'tkazishi yoki hatto ma'lumotlarni uzatishi mumkin. Bu elektron almashtirish va velosiped kompyuterlari uchun kabellarni qisqartiradi. Shu bilan bir qatorda, u uglerod markazlari, kranklar, pedallar, zanjir halqalari yoki poyabzal tagida kuchlanish o'lchagichlarni yaratishi mumkin, bunda uning nano-tolalari murakkablikni kamaytiradi va quvvat hisoblagichlarining narxini pasaytiradi.
Nano-olmoslar podshipniklardagi deyarli barcha ishqalanishlarni bartaraf etuvchi super-moylash materiallarini yaratish uchun allaqachon grafen bilan qoplangan va kelgusi yilda o'ta yorqin, grafen bilan yaxshilangan LEDlar va'da qilingan. Grafen superkondensatori mavjud batareyalarga qaraganda ko'proq energiya saqlashi mumkin, shuning uchun sezilarli darajada engilroq elektron almashtirish komponentlari ham mumkin bo'ladi. Bundan tashqari, polipropilen tolalarga grafen elektrodlarini joylashtirish bo'yicha sinovlar ham davom etmoqda, shuning uchun kelajakda kiyim-kechaklarga qo'shilish uchun ba'zi imkoniyatlar mavjud. Ushbu bosqichda bu taxminiy, ammo vaqt o'tishi bilan trikotajingiz va shortilaringiz yurak urish tezligini, qon bosimini, haroratni, terlash tezligini va hatto individual mushaklarning faolligini sezadigan aqlli bo'lib qolishi mumkin. Haqiqatan ham uning qoʻllanilishi va foydalari chegaralanganga oʻxshaydi.
“Graphene shu qadar yangiki, uning ilovalari endigina oʻrganilayapti”, deydi Kampan. “Mavjud mahsulotlarning ajoyib yangi takomillashtirishlari yoki yangi ilovalar va takomillashtirishlarni ishlab chiqish uchun ko'p yillik fundamental va amaliy tadqiqotlar talab etiladi. Sayohat endigina boshlanmoqda.’
